Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

“ЛЭТИ”

Кафедра ИИСТ

Курсовой проект на тему

Фотогальванометрический веберметр

Выполнил:Климченко Ю.А.

Гр.1562

Преподаватель:Бишард Е.Г.

2004г.

Фотогальванометрические приборы для измерения и регистрации малых токов и напряжений

Обычные показывающие и регистрирующие приборы не отвечают уровню современных требований по чувствительности, точности и быстродействию,что привело к необходимости искать решение проблемы в совершенствовании и при- менении компенсационных приборов с гальванометрическими и электронными усилителями.
Наиболее распространены фотогальванометрические компенсационные прибо- ры(ФГКП), в которых используются гальванометрические усилители с фотоэлект- рическими преобразователями.
Отечественная промышленность приобрела большой опыт и достигла значитель- ных успехов в области изготовления ФГКП. Достаточно сказать, что выпускаются приборы с ценой деления 1*10-9В (Ф118) и 1*10-11А (Ф128).
Следует отметить, что высокие технические характеристики ФГКП не исклю- чают наличия у них ряда существенных недостатков, связанных с наличием фото-

электрического преобразователя.
В связи с этим исследуется возможности применения в компенсационных при- борах гальванометрических усилителей с трансформаторными (индукционными) преобразователями (самопишущий милливольтметр Н37-1).
Компенсационные приборы с использованием гальванометрических усилителей не могут применяться в условиях тряски и вибраций , так как они очень чувстви- тельны к сотрясениям. В этих случаях используют компенсационные приборы с электронными усилителями переменного тока.
Структурная схема прибора такого типа (рис.1) содержит модулятор М, усили-

тель У~, фазочувствительный выпрямитель ФЧВ, обратный преобразователь ОП и

выходной прибор – миллиамперметр.

В качестве модуляторов применяются вибропреобразователи и динамические конденсаторы (при измерениях в высокоомных цепях). Компенсационные приборы с электронными усилителями восприимчивы к электромагнитным помехам, что ог- раничивает их точность.

Принцип действия. На рис.2 показана принципиальная схема фотогальваномет- рического компенсационного микповольтметра.

Наличие напряжения Ех на входе гальванометрический усилитель вызовет появ- ление тока в рамке гальванометра, а следовательно, ее вращение. При этом прои- зойдет перераспределение освещенности фоторезисторов и в выходной цепи при- бора появится ток Iвых. Падение напряжения Uк на сопротивлении rк
(Uк=Iвыхrк) стремится скомпенсировать входное напряжения Ex (это обеспечивается опреде- ленной полярностью включения гальванометра). Полной компенсации в схеме не произойдет, так как для поддержания рамки в откланенном состоянии (в против-

ном случае Iвых = 0) в ее цепи должен протекать некоторый ток некомпенсации
Iнк. При достаточно высокой чувствительности гальванометра можно считать, что
Iнк(0,тогда Eх(Uк=Iвыхrк (().
Как показывает равенство ((), выходной ток Iвых может служить мерой Eх.
Для измерения этого тока используются обычно магнитоэлектрические милли- или микроамперметры, шкала которых градуируется в единицах напряжения.
Принципиальная схема фотогальванометрического микроамперметра приведена на рис. 3. В этой схеме в момент компенсации ток Iх’, являющийся частью измеряе- мого тока Iх, который составляет определенную часть выходного тока Iвых.
Если предположить, что rГ(r1(r2 и rГ((rх, а чувствительность гальванометра высокая ((I((), то будут справедливыми равенства

Iк=Iвых[pic]=Iх, т.е. ток, измеряемый выходным прибором, пропорционален измеряемому току Iх.

В конструкциях ФГКП предусмотрены специальные зажимы для включения ре- гистрирующего прибора, с помощью которого можно осуществить запись показа- ний (на рис.2 и рис.3, а эти зажимы обозначены как зажимы для включения сопро- тивления нагрузки rн).
Промышленностью выпускаются также фотогальванометрические компенсацион- ные усилители постоянного тока (Ф115, Ф117 и др.), которые отличаются от
ФГКП отсутствием встроенного выходного прибора (выходным прибором может служить стандартный показывающий или самопишущий прибор с соответствующим преде- лом измерения).

Фотогальванометрический веберметр

На рис. 4 приведена принципиальная схема использования баллистического галь- ванометра для измерения магнитного потока. Обозначения на схеме: ИК – измири- тельная катушка, БГ – баллистический гальванометр; М – катушка взаимной ин- дуктивности; А – амперметр.

Если изменить поток, сцепленный с витками (к измерительной катушки ИК, нап- ример, от Фх до 0, то на зажимах измерительной катушки возникает э.д.с. ех, кото- рая будет уравновешена активным и реактивным падением напряжения в цепи бал-

листического гальванометра; при этом первый наибольший отброс подвижной час-

ти гальванометра будет (1m: ех=((к
[pic]=ir+L[pic],((() где (к – число витков измерительной катушки; i – ток в цепи; r – сопротивление це- пи гальванометра (сумма сопротивления рамки гальванометра и сопротивления внешней цепи); L – индуктивность цепи.
Интегрируя левую и правую часть выражения в пределах времени изменения по-