Классификация и требования измерительной аппаратуры. Для регулировочно-настроечных работ используется стендовая, сервисная, стандартная электро- и радиоизмерительная аппаратура. Стендовая аппаратура содержит блоки питания, измерительные приборы, устройства коммутации, контроля и сигнализации. Регулировочный стенд, как правило, полностью или частично имитирует работу регулируемого узла, блока в устройстве, комплексе. Сервисная аппаратура предназначена для регулировочно-настроечных работ в условиях эксплуатации РЭА. Это ее основное назначение, но она с успехом используется для регулировочно-настроечных работ в условиях производства РЭА. Сервисная аппаратура — ряд самостоятельных, конструктивно законченных переносных многофункциональных устройств и блоков. Стандартную измерительную аппаратуру можно разделить на две группы приборов — электроизмерительные и радиоизмерительные. Электроизмерительные приборы предназначены для измерения на постоянном токе и в области низких частот (20 … 2500Гц) (измерение токов, напряжений, электрических мощностей, частот, фазовых сдвигов, сопротивлений, емкостей и других величин, характеризующих режим работы электрических узлов и параметры их элементов).
Радиоизмерительные приборы используются для различных электрических и радиотехнических величин и параметров как на постоянном токе, так и в широкой полосе низких, высоких и сверхвысоких частот, для исследований и наблюдений характеристик радиоэлектронных устройств, формы сигналов, а также для генерирования сигналов как синусоидальной формы, так и специальной. Требования к выбору измерительных приборов. Измерительные приборы в зависимости от области использования должны отвечать соответствующим требованиям: • пределы измерений устройства должны охватывать все необходимые значения измеряемой величины. Наиболее полным требованиям удовлетворяют много диапазонные устройства; • класс точности измерительного устройства должен соответствовать задаче, которая решается при измерении. Для нахождения неисправностей при ремонте и проверке функционирования изделий допустимые относительные погрешности до 5%. При окончании регулировки изделия и его проверке значения относительных погрешностей должны быть в три-пять раз меньше, чем изделия, что регулируется или проверяется; • измерительные приборы, необходимые для измерения режима электрических узлов и параметров сигналов, не должны влиять на работу изделия, что исследуется; • измерительные устройства должны удовлетворять требованиям эргономики, техники безопасности, то есть управления устройством — должно быть простым и удобным (при минимальном количестве органов управления), снятия данных производится непосредственно со шкалы устройства без использования переводных таблиц, расчетных формул, графиков. Особенности выбора измерительных приборов. Измерительные устройства включают в электрическую цепь последовательно или параллельно. Последовательно включают измерительные приборы при измерении тока, мощности (включение токовых катушек ваттметра) и др. Приборы включают параллельно электрическим звеньям, когда измеряют напряжение, исследуют форму сигнала. Для уменьшение влияния на работу исследуемого изделия, при включении измерительного прибора последовательно в электрическую цепь внутреннее сопротивление прибора должен быть намного меньше сопротивления участка между точками включения измерительного прибора. Так, при измерении постоянного тока I , протекающего в кругу с сопротивлением R , амперметром с внутренним сопротивлением r вн возникает погрешность, обусловленная конечным значением r вн, которая равная: При значение δ не превышает 1%. Погрешность измерения тем меньше, чем меньшее значение r вн. Поэтому амперметр, который включается последовательно в электрическую цепь, должен иметь минимальное значение r вн. При этом его влияние на работу схемы минимально. Для уменьшения влияния на работу исследуемого изделия измерительные приборы, что включаются параллельно электрическим звеньям, должны иметь входное сопротивление, во много раз больше сопротивлений звеньев между точками включения. Так, при измерении напряжения U вольтметром с выходным сопротивлением r вх возникают дополнительные погрешности вследствие конечного значения r вх и выходного сопротивления участка, что измеряется в кругу R вых. Пример. При измерении падения напряжения на резисторе R (рис.1, а) входное сопротивление измерительного прибора r вх шунтирует резистор R, в результате чего происходит изменение режима работы схемы и появляется погрешность измерения δ, равной: При или rвх ≥ 100 R погрешность не превышает 1%. Чем больше r вх, тем меньше погрешность. Поэтому при измерении вольтметром необходимо учитывать его действие. Пример. При измерении выходного напряжения участка звена с выходным сопротивлением R вых вольтметром с входным сопротивлением r вх (рис.1, б) образуется делитель напряжения, и вольтметр фактически измеряет падение напряжения на входном сопротивлении r вх. При или rвв ≥ 100 Rbыx погрешность не превышает 1%. Чем больше входное сопротивление измерительного прибора, тем меньше погрешность. Реально погрешность измерения напряжения определяется как выходным сопротивлением звена, так и действием прибора (рис.1, в). Поэтому при измерении напряжения необходимо использовать вольтметры с большим входным сопротивлением. Для измерения напряжения синусоидальной формы необходимо применять вольтметры с соответствующей полосой рабочих частот. Если вольтметр предназначен для применения в широкой полосе частот, то он, как правило, обеспечивается таблицами или графиками поправочных коэффициентов. При измерении в цепях переменного тока необходимо учитывать влияние на звенья, которые измеряются и реактивной составляющей входного сопротивления вольтметра. Чаще всего реактивная составляющая имеет емкостный характер. При этом входной круг вольтметра эквивалентно соединению R и C . Рисунок 1. Эквивалентная схема измерения напряжения. Рисунок 2. Способы уменьшения влияния вольтметра или осциллографа на режим цепи, что проверяется. а) — исключение влияния постоянной составляющей напряжения при измерении переменной б) — уменьшение влияния входной емкости прибора; в) — уменьшение влияния переменной составляющей напряжения на результат измерения постоянной составляющей напряжения. Поэтому при измерении резонансные звена могут быть расстроены входной емкостью вольтметра, а их добротность снижена из-за шунтирующего действие активной составляющей входного сопротивления вольтметра. Чтобы снизить влияние входной емкости вольтметра на резонансный круг, необходимо подключать вольтметр через дополнительный конденсатор. Тогда действительное значение напряжения в резонансном кругу примерно равно: где U пр — показания прибора; С вх — входная емкость вольтметра; С доп — емкость дополнительного конденсатора, которую выбирают равной 1 … 2 пФ. При этом должно соблюдаться условие. где f — частота измеряемого напряжения; r вх — входное сопротивление прибора. Конечно, входное сопротивление осциллографов r вх = 1 МОм, входная емкость С вх = 100 … 150 пФ; с выносным делителем r вх = 10 МОм, а входная емкость С вх = 10 пФ. Для большинства случаев величины r вх = 1 МОм, С вх = 150 пФ достаточно, но при работе с интегральными микросхемами и полупроводниковыми приборами на основе МОП-структур величина r вх = 1 МОм недостаточна, так как осциллограф шунтирует участки схем. Тогда необходимо использовать выносной делитель. Его используют при исследовании временных характеристик импульсных сигналов и параметров резонансных звеньев для уменьшения входной емкости. При проведении осциллографических измерений напряжений синусоидальных сигналов частотной f c с минимальной погрешностью необходимо, чтобы верхняя предельная частота осциллографа была в три — пять раз больше частоты сигнала.
