Метод вольтметра-амперметра. 
Измерения в телекоммуникационных системах

Измерение активного сопротивления

Метод вольтметра-амперметра является косвенным, так как сводится к измерению тока и напряжения в цепи с измеряемым сопротивлением и последующим расчетом его по закону Ома.

Суть метода поясняется схемами на рис. 7.2. Достоинство его состоит в том, что резистор, сопротивление которого измеряется, можно поставить в реальные условия работы, т. е. пропускать через него реально действующий ток, что важно при измерении сопротивлений, значения которых зависят от тока. Например, этим способом можно измерять вольт-амперные характеристики нелинейных двухполюсников, таких как варисторы, терморезисторы и др.

Рис. 7.2. Схемы измерения активного сопротивления: а — методом вольтметра; б — методом амперметра Действительное значение измеряемого сопротивления.

Реальное значение R, измеренное по схемам, приведенным на рис. 7.2, а и б, будет отличаться от действительного R_x из-за конечных значений внутренних сопротивлений приборов R_v и R_A, т. е. будет иметь место методическая погрешность.

Для схемы на рис. 7.2, а справедливо равенство.

где 1у — ток, протекающий через вольтметр;

R_v— сопротивление вольтметра.

Абсолютная методическая погрешность

Относительная погрешность.

Из выражения (7.1) для б следует, что схемой (рис. 7.2, а) следует пользоваться в тех случаях, когда R_v велико по сравнению с R_x, т. е. при измерении малых сопротивлений.

Для схемы на рис. 7.2, б справедливо равенство.

где R_a — сопротивление амперметра.

Относительная погрешность.

В данном случае относительная методическая погрешность обратно пропорциональна R_x, следовательно, эту схему целесообразно использовать, когда R_A < R_x, т. е. при больших значениях сопротивления R_x.

7.2.2. Измерение емкости Схемы измерений, поясняющие сущность метода, представлены на рис. 7.3.

Суть метода состоит в том, что по показаниям приборов, измеряющих переменный ток и напряжение, можно рассчитать точное сопротивление конденсатора С_х, включенного в схему измерения:

где Х_с — реактивное сопротивление конденсатора, Х_с = 1/(2л/С_х).

Рис. 7.3. Схемы измерения емкости: а — методом вольтметра; б — методом амперметра Если потери малы, т. е. активная составляющая полного сопротивления значительно меньше его реактивной составляющей R «Х_с, то 1/(2л/С_Л.) = U/I. Тогда.

Схему на рис. 7.3, а применяют для измерения емкостей, сопротивления которых Х_с значительно меньше входного сопротивления вольтметра (Х_с «R_v), т. е. для измерения больших емкостей.

Наоборот, схему на рис. 7.3, б применяют для измерения меньших емкостей, сопротивления которых значительно больше сопротивления амперметра (Х_с «R_A). Сопротивление определяют с учетом частоты сигнала из условия (7.2). Данным методом возможно измерение емкостей в диапазоне 1000 пФ… Ю00 мкФ.

Измерение индуктивности

Измерение индуктивности методом вольтметра-амперметра проводится по схемам, аналогичным схемам для измерения емкости (см. рис. 7.3).

Полное сопротивление индуктивности где X, — реактивное сопротивление индуктивности, X, = 2nfL_x.

Если потери малы, т. е. активная составляющая полного сопротивления значительно меньше его реактивной составляющей R «X_L, то 2лfL_x = U/I. Тогда.

Питание измерительной схемы осуществляется от генератора переменного напряжения, как и в схемах для измерения емкости. Частоту напряжения м (/) выбирают равной частоте сигнала в реальной цепи.

Критерии использования метода вольтметра или метода амперметра такие же, как и при измерении емкости. Метод вольтметра применяется в случае, когда X_L" R_v, а метод амперметра, когда X, «R_A.

Данным методом возможно измерение индуктивностей в диапазоне 1 мкГн…100 Гн. Погрешность измерения определяется погрешностями измерения напряжения и тока.