20 000 профессионалов proAV > 1500 компаний > 570 городов > 6 стран ближнего зарубежья > 1 сообщество

Присоединяйтесь!

Подписка на дайджест
Рубрикатор статей

Измерения. Тестеры и мультиметры в курсе "молодого бойца"

СЕМЬ РАЗ ОТМЕРЬ!

Неверные весы – мерзость пред Господом,
но правильный вес угоден Ему.

Книга притчей Соломоновых


В основе инженерной деятельности во всех областях техники лежат измерения. Строительство, машиностроение невозможны без точного измерения размеров и массы изделий, и такие измерения люди умеют делать сотни и даже тысячи лет. Появление и развитие радиоэлектроники поставило перед учеными и инженерами совершенно новые задачи, ведь человек не имеет органов чувств для оценки параметров электрического тока. Значит, нужны приборы, способные преобразовать электрические напряжения, токи, частоты, таким образом, чтобы человек мог измерить их количественные значения и увидеть форму сигналов. Без современных приборов невозможно выполнение инсталляций сложной бытовой и профессиональной аппаратуры, ее настройка, поиск неисправностей и ошибок, допущенных при монтаже.

В последние годы на российский рынок стали поступать новейшие зарубежные измерительные приборы – от узкопрофессиональных и чрезвычайно дорогих до простейших, т.н. «бюджетных» решений. «Бюджетные» приборы, как правило, уступают по своим техническим характеристикам советским измерительным приборам, однако они проще в эксплуатации, более компактны и эргономичны.

Практика показывает, что многие молодые специалисты-инсталляторы испытывают трудности при выборе и применении контрольно-измерительной аппаратуры. Надеемся, что эта брошюра даст ответы на наиболее часто встречающиеся вопросы.

Брошюра состоит из двух частей: в первой части кратно излагаются основные сведения из теории измерений и описываются методы и средства измерений напряжений, токов, сопротивлений и электрической мощности. Во второй части рассматриваются приборы, позволяющие визуально оценить параметры сигналов – осциллографы, анализаторы спектра, измерители амплитудно-частотных характеристик.

В дальнейшем мы будем говорить о типовых измерениях, встречающихся при выполнении инсталляций. Измерения значений очень больших, или наоборот, очень малых токов, напряжений, частот и пр. останутся за пределами этой брошюры.

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ

Измерение физической величины – это нахождение ее значения экспериментальным путем с помощью технических средств, которые называются средствами измерения или измерительными приборами (ИП). В зависимости от способа получения числового значения измеряемой величины измерительные приборы могут использовать прямые и косвенные измерения.

Прямые измерения основаны на отсчете значения измеряемой величины по шкале прибора, который проградуирован в единицах измеряемой величины, например, измерение напряжения электрической сети – это прямое измерение.

Косвенные измерения сложнее прямых. При выполнении косвенных измерений сначала проводят прямые измерения, а результат получается путем вычислений. Например, если нужно измерить электрическое сопротивление участка цепи постоянного тока, то измеряют ток в этой цепи и приложенное к ней напряжение, а потом по закону Ома вычисляют сопротивление. Косвенные измерения обычно дают более точный результат, чем прямые измерения, а иногда они являются единственно возможным способом измерения.

Измерительные преобразователи (шунты, аттенюаторы, щупы, усилители и пр.) – это калиброванные элементы с известными характеристиками, которые самостоятельного значения не имеют, но расширяют возможности измерительных приборов. Нередко бывает так, что если измерительный преобразователь, входящий в комплект измерительного прибора, утерян или поврежден, пользоваться прибором становится невозможно.

finger.jpg При работе с измерительными приборами тщательно следите за их комплектностью. Наличие щупов, переходников, нагрузок, калибровочных таблиц может оказаться жизненно важным для правильной работы прибора.

Приборы, используемые при радиоэлектронных измерениях, можно разделить на две группы – электроизмерительные и радиоизмерительные.

Электроизмерительные приборы применяются для измерений на постоянном токе и в области низких частот (20 – 2500 Гц) токов, напряжений, электрических мощностей, частоты, сопротивлений, емкостей и т.п. До недавнего времени электроизмерительные приборы почти всегда были стрелочными электромеханическими, а сейчас все большее распространение получают полностью электронные приборы с цифровым отсчетом.

Радиоизмерительные приборы применяются для измерений как на постоянном токе, так и в широчайшем диапазоне частот – от инфранизких до сверхвысоких, а также для наблюдения и исследования формы сигналов, их спектра, амплитудно-частотных и других характеристик устройств. Радиоизмерительные приборы всегда электронные, они сложнее и гораздо дороже электроизмерительных приборов, но их функциональные возможности куда шире.

Некоторые измерительные приборы предназначены для измерения какого-либо одного параметра, например, частоты, тока или напряжения, а некоторые позволяют измерить несколько параметров. Примером такого прибора является т.н. мультиметр.

Отдельную группу радиоизмерительных приборов составляют генераторы сигналов – от простейших генераторов синусоидальных или прямоугольных сигналов до сложнейших генераторов тестовых телевизионных сигналов и испытательных таблиц.

СИСТЕМА ОБОЗНАЧЕНИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ В СССР

В соответствии с ГОСТ все ИП разделены на 20 подгрупп, каждой из которых присвоено буквенное обозначение. Каждая подгруппа разделяется на виды, которым присвоено буквенно-цифровое обозначение. В таблице 1 приведены обозначения наиболее распространенных ИП.

Обозначение ИП состоит из буквенного обозначения подгруппы, номера вида и порядкового номера модели, отделенного дефисом. Например: С1-65 – осциллограф универсальный, Г5-54 – генератор импульсов, Е7-4 – измеритель параметров пассивных радиоэлементов.

Комбинированный прибор (измеряющий несколько параметров) получает обозначение по основной выполняемой функции, но к обозначению добавляется буква К. Например, прибор ВК7-9 – универсальный вольтметр с возможностью измерений сопротивления постоянному току.

Таблица 1

Обозначение
подгруппы
Наименование
подгруппы
Обозначение
вида ИП
Наименование
вида ИП
А Приборы для измерения силы тока А2 Амперметры постоянного тока
A3 Амперметры переменного тока
А7 Амперметры универсальные
Б Источники питания Б2 Источники переменного тока
Б5 Источники постоянного тока
Б7 Источники универсальные
В Приборы для измерения напряжения В2 Вольтметры постоянного тока
В3 Вольтметры переменного тока
В7 Вольтметры универсальные
Г Генераторы измерительные Г2 Генераторы шумовых сигналов
Г3 Генераторы сигналов НЧ
Г4
Генераторы сигналов ВЧ
Г5
Генераторы импульсов
Е Приборы для измерения параметров элементов и цепей Е2 Измерители сопротивлений
Е3 Измерители индуктивности
Е7
Измерители универсальные
Е8
Измерители емкости
Л Приборы для измерения параметров ЭВП и полупроводниковых приборов Л2 Измерители параметров полупроводниковых приборов
Л3 Измерители параметров ЭВП
С Приборы для наблюдения формы сигнала и спектра С1 Осциллографы универсальные
С4 Измерители спектра
Х Приборы для исследования характеристик устройств Х1 Измерители АЧХ
Х4 Измерители коэффициента шума

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

При выборе того или иного ИП для решения конкретной измерительной задачи исходят из их характеристик, основными из которых являются: диапазон измерений, диапазон рабочих частот, чувствительность, точность, входное сопротивление, потребляемая мощность и др.

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой погрешность измерений не превышает заданной. ИП обычно многопредельны, то есть диапазон измерений разбивается на поддиапазоны. Например, для вольтметра В7-16 диапазон измерения напряжения постоянного тока (10-4... 999,9 В) разбит на поддиапазоны 10-4... 0,9999 В; 10-3... 9,999 В; 10-2... 99,99 В; 10-1... 999,9 В.

finger.jpg Если вы измеряете, например, напряжение с помощью многопредельного вольтметра, вначале выберите диапазон измерения максимальных напряжений. Постепенно переключая диапазоны измерений в сторону уменьшения, вы гарантированно защите прибор от повреждения неожиданно высоким напряжением.

Диапазон частот – область рабочих частот ИП, в которых погрешность измерения не превышает заданной. Например, многие современные цифровые мультиметры способны измерять параметры переменного тока на частотах до 10-20 МГц.

finger.jpg Аналоговые комбинированные измерительные приборы без электронных преобразователей (тестеры, авометры) обычно используют для измерения параметров постоянного тока или переменного тока, частота которого не превышает 1-3 кГц. Выше этих частот ошибки измерения начинают стремительно нарастать.

Точность ИП характеризует погрешности измерения. Чем меньше погрешность ИП, тем он точнее. Точность ИП определяет его класс точности. С увеличением класса точности ИП их стоимость резко увеличивается.

Входное сопротивление ИП характеризует мощность, отбираемую от источника сигнала при измерении. Чем больше входное сопротивление ИП, тем меньше он влияет на характеристики источника сигнала, тем выше точность измерений.

finger.jpg Аналоговые комбинированные измерительные приборы (тестеры, авометры) имеют небольшое входное сопротивление, и поэтому при измерении вносят существенные ошибки, поскольку фактически шунтируют своим входным сопротивлением измеряемую цепь. Электронные цифровые мультиметры и осциллографические приборы этого недостатка лишены.

Цена деления шкалы – это разность значений величины, соответствующая двум соседним отметкам шкалы. Для цифровых измерительных приборов цена деления постоянна и определяет минимально возможную разрешающую способность прибора.

finger.jpg У многопредельных приборов на разных диапазонах измерения цена деления разная.

Разрешающая способность ИП – наименьшее различимое прибором изменение измеряемой величины. Для цифровых измерительных приборов это изменение цифрового отсчета на единицу младшего разряда.

Чувствительность ИП – это отношение изменения отсчета к вызывающему его изменению измеряемой величины. Для осциллографов чувствительность указывает значение отклонения луча при соответствующему ему изменению входного сигнала на входе канала.

КАК ВЫБРАТЬ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР?

  • Старайтесь приобретать универсальные приборы, пределы измерений которых охватывают весь диапазон значений, с которыми вы можете столкнуться. Лучше приобретать многопредельные приборы;
  • Класс точности измерительного прибора должен соответствовать решаемой задаче. При поиске неисправностей и проверке функционирования аппаратуры допустимы погрешности измерения до 5%. При окончательной регулировке изделия и его проверке значения погрешностей должны быть в три-пять раз меньше, чем регулируемого или проверяемого изделия. Не покупайте приборов повышенной точности – они стоят очень дорого и используются для решения специфических задач, например, для калибровки приборов меньшей точности;
  • ИП не должны влиять на работу исследуемого изделия;
  • ИП должны быть простыми и удобными в работе. Это означает, что они должны иметь минимальное количество органов управления, а снятие показаний должно выполняться непосредственно со шкалы прибора без использования переводных таблиц, вычислений и пр.
  • Избегайте приборов со сложными и неочевидными методиками измерения – велика вероятность того, что вы получите неверный результат или даже не сможете правильно интерпретировать результат измерения;
  • Приборы с питанием от электрической сети удобно использовать в стационарных условиях и в помещениях, где гарантированно имеется электрическая сеть 220 В 50 Гц. Для работы в строящихся объектах выбирайте ИП с автономным питанием;
  • Соблюдайте требования электробезопасности! Многие ИП рассчитаны на работу только в лабораторных условиях. Попытки использовать такие приборы в полевых условиях или в помещениях с повышенной влажностью могут привести к поражению электрическим током.

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И СИЛЫ ТОКА

Измерения напряжения и силы тока в электрических цепях относятся к наиболее распространенным видам измерений. При этом чаще измеряют напряжения, чем токи. При измерении напряжения вольтметр подключается параллельно к участку цепи, и если его входное сопротивление достаточно велико, это не приводит к нарушению режимов работы измеряемой цепи. При измерениях тока приходится размыкать исследуемую цепь и в ее разрыв последовательно включать амперметр, внутреннее сопротивление которого хоть и мало, но отличается от нуля, поэтому влияние амперметра на режим измеряемой схемы почти всегда существенно.

Так как напряжение и сила тока связаны по закону Ома линейной зависимостью, чаще удобнее бывает измерить напряжение и по его значению вычислить силу тока.

Измерение параметров переменного напряжения сложнее измерения постоянного напряжения, поскольку приходится учитывать частотный диапазон и форму кривой измеряемого сигнала. Переменное напряжение (переменный ток) промышленной частоты имеет синусоидальную форму и его мгновенное значение характеризуется несколькими основными параметрами: амплитудой, круговой или линейной частотой и начальной фазой.

finger.jpg На практике чаще всего измеряют амплитудное и «действующее» значение напряжения переменного тока (так как последнее связано с мощностью, нагревом, потерями) и его частоту. Необходимость в остальных измерениях возникает гораздо реже.

Амплитуда (раньше использовался термин пиковое значение) – наибольшее мгновенное значение напряжения за время наблюдения или за период.

Для синусоидального сигнала действующее значение напряжения U связано с амплитудным значением UA следующим соотношением:

U = 0,707UA

Для несинусоидальных гармонических сигналов эти соотношения другие, например, для напряжения треугольной формы

U = 0,577UA

Поэтому напряжения таких сигналов лучше измерять с помощью осциллографа.

Для измерения напряжений используют три типа вольтметров:

  • электромеханические;
  • электронные аналоговые;
  • цифровые.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

По физическому принципу эти приборы являются аналоговыми ИП, показания которых – непрерывная функция измеряемой величины. Они просты по устройству и в эксплуатации, надежны, и на переменном токе измеряют действующее значение напряжения. Для расширения пределов измерения напряжений применяют разнообразные шунты и добавочные сопротивления. Главный недостаток этих приборов – невозможность измерения напряжений, частота которых превышает несколько килогерц. Приборы этого типа являются устаревшими.

АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

Представляют собой сочетание электронного преобразователя и измерительного прибора. В отличие от электромеханических вольтметров электронные вольтметры постоянного и переменного токов имеют высокие входное сопротивление и чувствительность, широкие пределы измерения и частотный диапазон (от 20 Гц до 1000 МГц), малое потребление тока из измерительной цепи. В настоящее время приборы этого типа используют в основном в лабораторных условиях.

ЦИФРОВЫЕ ВОЛЬТМЕТРЫ

Принцип работы цифровых измерительных приборов основан на дискретном и цифровом представлении непрерывных измеряемых величин. АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой, представляемый цифровым кодом. Процесс аналого-цифрового преобразования составляет сущность любого цифрового прибора, в том числе и вольтметра.

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ

При измерении напряжений следует обратить внимание на следующие важные обстоятельства.

  • При измерении гармонических напряжений частота измеряемого сигнала должна находиться в пределах рабочего диапазона частот вольтметра (желательно не у крайнего предела). При измерении сигналов сложной формы частотный диапазон должен выбираться с учетом частот высших гармоник. В этом случае правильную информацию о действующем значении сигнала отображают только электронные приборы;
  • При измерениях на переменном токе с помощью радиоизмерительных приборов необходимо иметь в виду, что основная их масса имеет «закрытый вход» для постоянной составляющей сигнала. Это обстоятельство позволяет производить измерения в электронных схемах, где уровень сигнала значительно меньше, чем постоянные напряжения режима покоя схемы. Однако при измерении импульсных сигналов на это следует обратить особое внимание;
  • При измерении импульсных напряжений необходимо иметь в виду, что спектр частот, занимаемый импульсами, бывает широким, особенно спектр радиоимпульсов малой длительности. Составляющие спектра могут находиться в области высоких частот, на которых появляются дополнительные погрешности.

В инсталляционной практике измерения напряжений обычно выполняются для решения двух задач: проверки напряжения питания электрической сети и измерения режимов работы аппаратуры при ее настройке и/или поиске неисправностей.

Напряжение электрической сети – это только один из ее параметров1, который можно измерить с помощью вольтметра. Для получения более точных, достоверных и информативных результатов лучше воспользоваться специальным прибором – анализатором, показанным на рис. 1.

testery-i-multimetry-1.jpg
Рис. 1. Анализатор параметров качества электрических сетей

Если в результате анализа оказалось, что параметры электрических сетей не соответствуют заданным, а это, прежде всего, относится к установившемуся отклонению напряжения, размаху изменения напряжения, длительности провала напряжения, временным перенапряжениям и импульсным помехам, то в идеале следует обратиться с претензией к энергетикам, а на практике проще установить источники бесперебойного питания соответствующего типа.

При выполнении регулировок аппаратуры следует руководствоваться ее сервисной документацией и использовать рекомендованные приборы.

finger.jpg При измерении параметров аппаратуры в контрольных точках следите за тем, чтобы она была установлена в режимы, рекомендованные изготовителем, и чтобы на нее (при необходимости) были поданы правильные тестовые сигналы, в противном случае результаты измерений могут получиться недостоверными.

ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ ТОКОВ

Для измерения силы тока используют прямые и косвенные измерения.

При выполнении прямого измерения силы тока амперметр включают последовательно в разрыв электрической цепи, что неизбежно искажает результат измерения. Погрешность измерения будет тем больше, чем выше внутреннее сопротивление амперметра.

Измерение силы тока косвенным методом выполняется с помощью электронных вольтметров. Для этого измеряют вольтметром напряжение на эталонном резисторе и, зная его номинал, вычисляют силу тока по закону Ома.

ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Электрическое сопротивление постоянному току является основным параметром резисторов. Оно также служит важным показателем исправности и качества действия многих других элементов электро- радиоцепей – соединительных проводов, коммутирующих устройств, различного рода катушек и обмоток и т. д. Возможные значения сопротивлений, необходимость измерения которых возникает в радиотехнической практике, лежат в широких пределах – от тысячных долей Ома и менее (сопротивления, отрезков проводников, контактных переходов, экранировки, шунтов и т. п.) до тысяч МОм и более (сопротивления изоляции и утечки конденсаторов, поверхностное и объемное сопротивления электроизоляционных материалов и т. п.). Наиболее часто приходится измерять сопротивления средних значений – примерно от 1 Ом до 1 МОм.

В современной инсталляционной практике для измерения сопротивлений чаще всего используют цифровые мультиметры.

Основными методами измерения сопротивлений постоянному току являются: косвенный метод (с применением измерителей напряжения и тока) и метод непосредственной оценки при помощи омметров и мегомметров. При проведении измерений на переменном токе будет определяться полное сопротивление электрических цепей или их элементов, содержащее активную и реактивную составляющие. Если частота переменного тока невелика (область низких частот) и в проверяемой цепи преобладают элементы активного сопротивления, то результаты измерений могут оказаться близкими к получаемым при измерениях на постоянном токе.

finger.jpg Если измерение сопротивлений резисторов производится непосредственно в монтаже какой-либо установки, необходимо предварительно убедиться; что источники питания отключены, высоковольтные конденсаторы разряжены, а параллельно проверяемой детали не присоединены другие элементы, способные оказать влияние на результаты измерений.

При отсутствии специальных приборов приближенное представление о порядке электрических сопротивлений цепей и элементов можно получить с помощью простейших индикаторных устройств – электрических пробников.

Основным назначением электрических пробников является проверка монтажа и выявление обрывов или коротких замыканий в электрических цепях; обычно пробники позволяют грубо оценить сопротивление проверяемой цепи или детали.

Электрические пробники могут быть низкоомными или высокоомными. Низкоомные пробники пригодны для проверки цепей (деталей), сопротивление которых не превышает десятков или сотен Ом, с их помощью выявляются короткие замыкания в цепях. Высокоомные пробники обнаруживают заметную реакцию лишь при значительных отклонениях сопротивления проверяемой цепи от нормального значения, например при наличии в ней обрыва. В зависимости от принципа действия различают пробники индикаторного и генераторного типа.

testery-i-multimetry-2.jpg
Рис. 2. Электрический пробник

Индикаторные пробники обычно состоят из индикатора и источника питания. Пробник подключается к проверяемой цепи или элементу с помощью пары проводников со щупами на концах. Если сопротивление этой цепи мало, то индикатор создает хорошо заметный зрительный или звуковой сигнал. С возрастанием сопротивления наблюдаемый сигнал ослабляется вплоть до его исчезновения. В низкоомных пробниках в качестве индикаторов используют светодиоды, микрофонные капсюли и др. Звуковые индикаторы удобны тем, что для восприятия сигнала не требуется зрительного наблюдения за ними.

Индикаторами высокоомных пробников часто являются неоновые лампочки, соединенные последовательно с высокоомным (в десятки кОм) резистором. Питание пробника с неоновой лампочкой может производиться от любого источника постоянного или переменного тока с выходным напряжением, превышающим напряжение зажигания лампочки (пользуясь таким пробником, нужно соблюдать меры предосторожности). Яркость свечения будет заметно изменяться лишь при значениях сопротивления не менее кОм. Поэтому наличие коротких замыканий в цепях с малым сопротивлением таким пробником установить нельзя.

В пробнике генераторного типа используется простейший генератор низкочастотных колебаний (типа LC, RC, мультивибратор и т. п.), нагруженный на звуковой индикатор. Сопротивление проверяемого элемента воздействует на режим работы генератора, что приводит к изменению частоты или интенсивности воспроизводимого индикатором звукового сигнала.

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ

Типичными измерительными задачами при выполнении инсталляций является, например, измерение потребляемой мощности постоянного или переменного тока и выходной мощности усилительных устройств. Наряду с абсолютными значениями мощности широко используют относительные (логарифмические) единицы мощности – децибелы.

ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЩНОСТИ

Различают мгновенную, среднюю, активную, реактивную и кажущуюся мощности.

Под мгновенной мощностью понимают произведение мгновенного значения напряжения u на участке цепи на мгновенное значение тока i, протекающего по этому участку:

P=UI=I2R=U2/R

Под активной мощностью понимают среднее значение мгновенной мощности Р за период T. Для синусоидального сигнала:

P =UI cos φ,

где cos φ – косинус сдвига фаз между током и напряжением.

Активная мощность измеряется в ваттах.

Под реактивной мощностью понимают произведение напряжения U на участке цепи на ток I, протекающий по этому участку, и на синус угла φ между ними:

Q =UI sin φ

Реактивную мощность принято измерять в вольт-амперах реактивных, сокращенно ВАР. Реактивная мощность характеризует собой ту энергию, которой обмениваются между собой генератор и приемник.

В практике инсталляций измерения реактивной мощности встречаются довольно редко, если нельзя пренебречь индуктивной или емкостной составляющей полного электрического сопротивления нагрузки.

При измерении мощности с помощью электродинамического ваттметра используют схему, показанную на рис. 3. Принцип действия этого прибора основан на том, что угол поворота рамки со стрелкой пропорционален произведению токов, протекающих через подвижную и неподвижную катушки, умноженному на косинус угла φ между ними:

α=kI1I2 cos φ

где k – постоянный для данного прибора коэффициент.

При Rдоб » ZH ток в неподвижной катушке I1 ≈ Iн а в подвижной – I2 ≈ Uн/Rдоб Поэтому угол отклонения стрелки α ваттметра будет пропорционален активной мощности в нагрузке Р:

α ≈ (kIH UH / Rдоб) cos φ ≈ kP

testery-i-multimetry-3.jpg
Рис. 3. Схема электродинамического ваттметра

Ваттметры электродинамической системы могут применяться для измерения электрической мощности в цепях как постоянного, так и переменного тока.

Методика измерения выходной мощности усилителей ЗЧ, ограниченной допустимыми искажениями, изложена в ГОСТ 23849-87.

Измерение проводится косвенным методом: вначале измеряется выходное напряжение, ограниченное искажениями, а затем по формуле

P = U2 / R

определяют значение мощности, где:
Р – выходная мощность УНЧ, ограниченная искажениями Вт;
U – выходное напряжение УНЧ, ограниченное искажениями В;
R – эквивалент нагрузки, Ом.

Установка для определения выходной мощности УНЧ, ограниченной искажениями, показана на рис. 4.

Сигнал с генератора звуковых частот через согласующее звено подается на вход усилителя НЧ. Согласующее звено представляет собой резистор, сопротивление которого соответствует модулю полного выходного сопротивления генератора звуковых частот. Напряжение на входе УНЧ контролируется вольтметром. Меняя напряжение на выходе генератора ЗЧ, находят его значение, соответствующее заданному уровню искажений на выходе УНЧ. Напряжение на эквиваленте нагрузки замеряют вольтметром и рассчитывают выходную мощность по формуле. Уровень искажений контролируют прибором для исследования гармонических искажений. При необходимости измерения проводят на нескольких частотах и строят график зависимости выходной мощности УНЧ, ограниченной искажениями, от частоты входного сигнала.

testery-i-multimetry-4.jpg
Рис. 4 Установка для определения выходной мощности УНЧ, ограниченной искажениями
(Для увеличения нажмите на фото)

На практике измерения мощности, потребляемой аудио- видеоаппаратурой, удобно проводить с помощью портативных цифровых ваттметров, которые в последние годы получили широкое распространение.

testery-i-multimetry-5.jpg
Рис. 5. Цифровой ваттметр PX 120

Для примера рассмотрим цифровые TRMS2 ваттметры РХ 120 и РХ 110, выпускаемые французской фирмой Chauvin Arnoux. Отличие между приборами РХ 120 и РХ 110 заключается в том, что первый позволяет проводить измерения в сбалансированных 3-фазных электросетях, а второй предназначен для измерений в однофазных сетях.

Приборы позволяют измерять все основные виды мощности электрического тока, просты в эксплуатации и способны автоматически выбирать диапазон измерений. Результаты измерений отображаются на жидкокристаллическом дисплее в виде трех 4-разрядных чисел, т.е. пользователь может одновременно наблюдать три показания. Ваттметры могут подключаться к персональному компьютеру через инфракрасный порт. Специальная программа отображает результаты измерений на экране ПК, причем данные можно распечатать, сохранить в файл или передать в редактор электронных таблиц для дальнейшей обработки или построения графиков.

Интересной особенностью этих ваттметров является т.н. функция сглаживания, которая может оказаться очень полезной, если результаты измерения нестабильны. Она позволяет сглаживать отсчеты измерения с постоянной времени около 3 с, в результате чего нестабильность показаний уменьшается от 5 до 2 единиц младшего разряда.

ПОРТАТИВНЫЕ АНАЛОГОВЫЕ И ЦИФРОВЫЕ МУЛЬТИМЕТРЫ

Строгого определения понятия «мультиметр» не существует, поскольку мультиметром можно назвать любой прибор, способный измерять несколько параметров. На практике мультиметрами называют приборы для измерения постоянных и переменных токов, напряжений и сопротивления резисторов на постоянном токе.

Некоторые мультиметры позволяют измерять емкость конденсаторов и температуру, прозванивать электрические цепи и определять исправность диодов и транзисторов. В некоторые модели встроены генераторы испытательных сигналов на несколько (до десяти) частот.

Мультиметры незаменимы в практике инсталляторов и по широте применения и доступности они далеко обогнали электронные осциллографы. Сейчас хороший цифровой мультиметр стоит дешевле привычного инженерам старших поколений аналогового тестера.

Портативные цифровые мультиметры выпускаются целым рядом производителей – АКТАКОМ, UNIT, MASTECH, Wavetek Meterman, МЕТЕХ, BeeTECH, Fluke и др. Мультиметры бывают с ручным и автоматическим выбором пределов измерения.

Большинство цифровых мультиметров имеет 3–4-разрядный дисплей с неполным старшим разрядом. Разрядность дисплея обозначается как 3 1/4, 3 1/2 или 3 3/4, что дает показания от 0 до 1000 (или 999), от 0 до 2000 (или 1999) или от 0 до 4000 (или 3999), соответственно. Дисплей большинства мультиметров жидкокристаллический и позволяет отображать не только результаты и знак измерений, но и различную служебную информацию, например, о виде измеряемых в данное время параметрах, режимах работы, сигналов перегрузки и степени разряда батареи питания и т. д. Дисплеи многих приборов имеют «линейную» шкалу, имитирующую показания стрелочного прибора. Иногда дисплеи имеют подсветку.

Цифровые мультиметры потребляют очень мало электроэнергии, поэтому способны работать без замены батарей несколько лет, а при частой работе – несколько месяцев. Именно поэтому портативных мультиметров выпускается намного больше, чем стационарных (настольных).

Практически все мультиметры измеряют постоянные и переменные напряжения и токи в пределах 750-1000 В и 10-20 А, соответственно, а также сопротивление электрических цепей от долей единиц Ом до десятков МОм. Погрешность измерений постоянных напряжений и токов составляет сотыедесятые доли процента, а погрешность измерения переменных напряжения и тока обычно в 2–3 раза выше.

finger.jpg Чем меньше погрешность измерения мультиметра, тем, как правило, он дороже, больше его габариты и масса. Это связано с применением прецизионных резисторов и конденсаторов, габариты и масса которых заметно больше, чем у обычных компонентов

Все большее распространение приобретают мультиметры, которые можно подключать к персональным компьютерам, что позволяет, например, построить график изменения какого-либо параметра. Стоимость таких приборов обычно не превышает 100–150 долларов.

На рис. 6 показана функциональная схема цифрового мультиметра. Прибор содержит коммутатор измеряемых сигналов, операционный усилитель, аналого-цифровой преобразователь и цифровой индикатор. К входам коммутатора подключены измерительные преобразователи. Аттенюатор преобразует постоянные напряжения высокого уровня в постоянные напряжения более низкого уровня, с которыми способны работать операционный усилитель и АЦП. Прецизионный выпрямитель преобразует переменное напряжение (ток) в напряжение постоянного тока. Третий преобразователь преобразует сопротивление в напряжение постоянного тока. Обычно это прецизионный источник постоянного тока, который проходит через измеряемое сопротивление и создает на нем падение напряжения U=IR. Для измерения других параметров к входу коммутатора могут подключаться преобразователи в постоянное напряжение емкости, индуктивности, температуры, освещенности, частоты и др.

testery-i-multimetry-6.jpg
Рис. 6. Функциональная схема цифрового мультиметра

На рис. 7 показан внешний вид мультиметра UT-30B фирмы UNI-Т – одного из лидеров по поставке этих приборов на российский рынок. Прибор весит всего 150 г и имеет габариты 130x74x51 мм. Дисплей имеет разрядность 3 1/2 с максимальным показанием до 1999. Прибор имеют пределы измерения постоянного напряжения 0.2, 2, 20, 200 и 500 В с погрешностью 0,5%, переменного напряжения 200 и 500 В с погрешностью 1,2%, постоянного тока 0.2, 2, 20, 200 мА и 10 А (на отдельном сильноточном входе) и сопротивления с пределами 0.2, 2, 20, 200 кОм и 20 МОм с погрешностью 0,8%. Есть возможность прозвона цепей и проверки диодов и транзисторов.

testery-i-multimetry-7.jpg
Рис. 7. Цифровой мультиметр
UT-30Bфирмы UNI-Т
testery-i-multimetry-8.jpg
Рис. 8. Автоматический цифровой
мультиметр 7-300 фирмы Fluke

Напряжение выше 27-30 В считается опасным для жизни. При проведении измерений высокого напряжения следует принимать меры предосторожности. Пожалуйста, изучите меры безопасности при работе с электроустановками также и по другим общедоступным источникам

Другие мультиметры этой серии отличаются возможностями измерения переменного тока (UT-30A), частоты от 2 кГц до 20 МГц (UT-30F), выходом прямоугольных импульсов и режимом «Data hold» сохранения данных (UT-30C и UT-30D). Почти аналогичные по размерам, весу и возможностям мультиметры серии DTC830 выпускает фирма MASTECH, поставляющая на наш рынок десятки моделей мультиметров.

Обычно мультиметры имеют на днище корпуса откидную подставку, позволяющую устанавливать их в наклонном положении, но оно не очень устойчиво. Поэтому фирма UNI-T выпустила серии мультиметров UT-2001/2007 и с наклонным и даже откидным дисплеем. Это позволяет устойчиво устанавливать мультиметр днищем вниз и удобно считывать показания с наклонного дисплея. Подобные мультиметры М9502/9508 выпускает и фирма MASTECH.

Ряд фирм выпускает мультиметры, способные работать в расширенном диапазоне температуры и влажности, а также выдерживать падение с 2–3-метровой высоты, но стоят такие приборы значительно дороже.

На практике большим неудобством является ручной выбор пределов и видов измерений. Представьте себе, что вам приходится делать это, стоя на лестнице и сунув прибор в небольшой распределительный щит. Для таких условий работы FLUKE (и другие компании) выпускает специальные мультиметры с предельно упрощенной процедурой работы (рис. 8). Прибор FLUKE-7-300/600 автоматически выбирает вид измерения (постоянное или переменное напряжение и сопротивление) и предел измерения. Если напряжение на клеммах прибора превосходит 4,5 В, он автоматически переходит к измерению напряжения. Прибор измеряет напряжения до 300 В (модель 600 – до 600 В) и сопротивления до 32 МОм. Все, что нужно для работы с таким прибором – это подключить его к измеряемой цепи и включить с помощью большого выключателя.

Подводя итог, можно сказать, что компактные, недорогие и универсальные цифровые мультиметры являются поистине незаменимым инструментом для специалиста-инсталлятора.

НЕКОТОРЫЕ ПРИЕМЫ РАБОТЫ С МУЛЬТИМЕТРОМ

Как обычно, у нас две проблемы — КЗ и ХХ.

Т. П. Макарова


ИЗМЕРЕНИЕ СЕТЕВОГО (ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ). МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Напряжение выше 27-30 В считается опасным для жизни. При проведении измерений высокого напряжения следует принимать меры предосторожности. Пожалуйста, изучите меры безопасности при работе с электроустановками также и по другим общедоступным источникам.

  1. Подключайте щупы одной рукой (см. рис. 9, 10). При 1. этом избегайте касания токопроводящих участков. Прохождение электрического тока через две руки и область сердца может привести к особенно тяжёлым последствиям.
  2. Старайтесь все делать одной рукой. Другую лучше на всякий случай спрятать за спину. Снимите с «рабочей» руки кольца и перстни, часы с металлическим браслетом.
  3. Держите лицо подальше от контактов, наденьте очки. Если надо наклоняться над местом подключения, снимите с шеи металлические цепочки. Иногда при работе с мощными электроустановками возможно искрение и разбрызгивание металла.
  4. testery-i-multimetry-7.jpg
    Рис. 9. Неправильно
    testery-i-multimetry-8.jpg
    Рис. 10. Правильно
  5. Если подключить оба щупа одной рукой (как на рис. 10) невозможно, подключайте щупы (одной рукой) по очереди. При этом учтите, что после подключения первого щупа второй (еще неподключенный) становится опасным для жизни (см. рис. 11).
  6. testery-i-multimetry-11.jpg
    Рис. 11. Неподключенный щуп опасен для жизни

  7. По возможности подсоединяйте и отсоединяйте 5. щупы при выключенной аппаратуре и обесточенных цепях.
  8. Держите под рукой изоленту. Прикрывайте (при обесточенном оборудовании) ею контакты, до которых можно коснуться по неосторожности.
  9. Если щуп мультиметра слишком «груб» для подключения к нужному месту, прикройте часть его контакта кусочком изоленты или (лучше) термоусадочной трубки (см. рис. 12).
  10. testery-i-multimetry-12.jpg
    Рис. 12. Щуп с дополнительной трубочкой-изоляцией

  11. Значительно повышает безопасность измерений использование специальных резиновых перчаток и обуви на резиновой подошве или изоляционного коврика.
  12. При начале измерений, если примерное значение напряжения неизвестно, устанавливайте на мультиметре максимальный предел измерений. Это защитит прибор от выхода из строя.

ИЗМЕРЕНИЕ РАЗНОСТИ ПОТЕНЦИАЛОВ В КОНТУРЕ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Много проблем радиоэлектронной аппаратуре создают неправильно спроектированные или собранные контуры защитного заземления или зануления (или их отсутствие). Это особенно часто проявляется в крупных инсталляциях, при использовании длинных соединительных кабелей. Сходные проблемы могут быть вызваны запитыванием разных частей системы от разных фаз трехфазной электрической сети.

ВНИМАНИЕ! Вы будете измерять высокие напряжения. Придерживайтесь мер безопасности, описанных в предыдущем разделе.

  1. Обычные симптомы проблемы: для видеосигналов — статичные или подвижные горизонтальные полосы на картинке, для аудиосигнала — фон переменного тока.
  2. Для проверки отключите сигнальные кабели от приемника и/или источника сигнала. Измерьте мультиметром переменное напряжение между корпусами этих приборов. Не касайтесь руками контактов щупов или корпусов приборов, это может быть опасно!
  3. Отключите кабель от другого прибора, на оба прибора подайте питание и измерьте переменное напряжение между корпусом прибора и контактом заземления на отключенном кабеле (см. рис. 13).
  4. testery-i-multimetry-13.jpg
    Рис. 13. Измерение разности потенциалов между приборами в системе

  5. Для справки в таблице 2 приведены номера «земляных4. » контактов в некоторых аудио/видео разъемах, пригодные для измерения таких потенциалов.
  6. Таблица 2

    Тип разъема Применение «Земляные» контакты
    XLR
    (3 конт.)
    Аудио линейный, микрофонный (балансный или небалансный сигнал) №1
    testery-i-multimetry-14.jpg
    Джек
    (6,25 мм),
    мини-джек
    (3,5 мм)
    Аудио линейный, микрофонный (небалансный сигнал) См. рисунок
    testery-i-multimetry-14.jpg
    DIN
    (3/5-конт.),
    СШ-3, СШ-5
    Аудио линейный, микрофонный (небалансный сигнал) №2
    testery-i-multimetry-14.jpg
    Mini DIN
    (4-конт.)
    Видео s-Video №1, №2
    testery-i-multimetry-14.jpg
    HD-15 Видео VGA-UXGA, RGBHV №5, 6, 7, 8, 10
    testery-i-multimetry-14.jpg
    DVI Видео цифровое DVI №3, 11, 19, 15, 22
    testery-i-multimetry-14.jpg
    HDMI Видео цифровое HDMI (Type A, Single Link) №2, 5, 8, 11, 15
    testery-i-multimetry-14.jpg
    DB-9 Интерфейс RS-232 №5
    Разогнутую канцелярскую скрепку всегда удобно иметь под рукой
    testery-i-multimetry-14.jpg
  7. Наличие заметного переменного напряжения (более 5. ~1-5 В) указывает на наличие проблемы. При запитывании от разных фаз трехфазной сети разность потенциалов обычно близка к ~90-130 В.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ (ЕМКОСТЕЙ, ИНДУКТИВНОСТЕЙ)

  1. Правильные измерения получаются только для радиоэлементов, не запаянных в схему.
  2. В некоторых случаях правильные результаты можно получить и не отпаивая элемент от схемы, однако такие результаты всегда сомнительны. Перед измерением элемент лучше отпаять от схемы (хотя бы одним выводом, см. рис. 14).
  3. Если отпаять резистор невозможно, измерьте его сопротивление дважды, поменяв щупы мультиметра местами. Если измерения отличаются, скорее всего, резистор зашунтирован каким-либо полупроводниковым переходом (диод, транзистор, микросхема и т.д.). Ближе к истине будет большее из измеренных значений.
  4. testery-i-multimetry-22.jpg
    Рис. 14. Измерение «подозрительного» резистора в схеме

  5. Все измерения в схеме, а также отпаивание/припаивание 4. элементов следует производить при обесточенной аппаратуре. В большинстве случаев после отключения питания следует также выждать несколько десятков секунд, нужных для разряда конденсаторов в схеме.
  6. При измерении параметров радиоэлемента вне схемы не следует касаться пальцами контактов щупов или выводов элемента. Это может исказить результаты измерений (особенно — резисторов больших номиналов и конденсаторов малой ёмкости), см. рис. 15, 16.
testery-i-multimetry-23.jpg
Рис. 15. Неправильный «захват» радиоэлемента
testery-i-multimetry-24.jpg
Рис. 16. Правильный метод

ПРОЗВОНКА КАБЕЛЕЙ

Одно из популярнейших применений мультиметра — это «прозвонка» кабелей. Этот жаргонный термин порождён применением радиомонтажниками простейших пробников («звонков», зуммеров), издающих звук при замыкании щупов. Удобно, когда в универсальном мультиметре имеется (кроме режима измерения сопротивлений) и режим прозвонки. В этом случае наличие контакта индицируется звуковым сигналом, и не надо смотреть на индикатор мультиметра.

Неисправности в радиотехнике вызываются в основном двумя проблемами:
• К.З. (короткое замыкание, ложное замыкание проводников)
• Х.Х. (холостой ход, обрыв проводника или отсутствие контакта)

Неисправности в радиотехнике вызываются в основном двумя проблемами: – К.З. (короткое замыкание, ложное замыкание проводников) – Х.Х. (холостой ход, обрыв проводника или отсутствие контакта)

Большая часть неисправностей радиоаппаратуры вызвана двумя этими проблемами. К.З. и Х.Х. могут возникать как на «макроуровне» (в кабелях, между крупными компонентами, в клеммах и разъемах и т.д.), так и на «микроуровне» (внутри микросхем или других элементов). «Прозвонка» кабелей во многом и заключается в выявлении данных проблем.

  1. Часто мультиметр «звенит», если сопротивление между щупами оказывается ниже нескольких десятков или сотен Ом. Для оценки правильности распайки кабеля или при выяснении «что куда идёт» этого достаточно. Для полноценного определения исправности кабеля этого недостаточно — надо точно измерять сопротивление проводников кабеля и контролировать, что оно не превышает допустимого (обычно даже для самых длинных сигнальных кабелей оно менее 20-30 Ом, для коротких — доли Ома).
  2. Экспресс-проверка кабеля заключается в «прозвонке» контактов кабеля на двух его концах, которые должны быть соединены по схеме кабеля.
  3. Полная проверка кабеля включает в себя:
    • экспресс-проверку
    • измерение сопротивления каждого проводника или экранирующих слоев
    • проверку каждого проводника кабеля на отсутствие короткого замыкания с другими проводниками и/или с экранирующими слоями
    • проверку неиспользуемых на разъёмах контактов на отсутствие замыкания на любые другие цепи кабеля
  4. Если нужно «прозвонить» длинный кабель, уже проложенный на объекте, удобно на одном его конце установить перемычку между двумя задействованными контактами (см. рис. 17). На другом конце кабеля, «прозвонив» эти контакты, можно убедиться, что оба проводника в кабеле работают (а сняв перемычку, можно убедиться, что между ними нет К.З.).

testery-i-multimetry-25.jpg
Рис. 17. Перемычка на кабель, изготовленная из скрепки

Как охлаждать будем? Жидкость или воздух: «за» и «против» Как охлаждать будем? Жидкость или воздух: «за» и «против»
Системы охлаждения для видеостен на основе проекционных кубов.
Поверхность для проекции 4К и Ultra HD: тестирование и сравнение Поверхность для проекции 4К и Ultra HD: тестирование и сравнение
При проецировании контента с разрешением 4К+ чрезвычайно важно правильно подобрать проекционное полотно.
Отображать 4К контент или быть 4К устройством? Есть разница! Отображать 4К контент или быть 4К устройством? Есть разница!
В данной статье будут рассмотрены особенности разрешения в формате 4К, на которые следует обратить внимание.
Топ-5 ошибок при создании интерактивных Digital Signage Топ-5 ошибок при создании интерактивных Digital Signage
Какие недочеты могут привести к большим проблемам? Взглянем на топ-5 ошибок при создании интерактивных систем Digital Signage.
Привлечь и удержать: хитрости применения AV-технологий Привлечь и удержать: хитрости применения AV-технологий
Как извлечь максимальную выгоду из вложений в такие мероприятия как, например, презентации на выставках?
Передача аудио- и видеосигналов по IP: что это дает proAV? Передача аудио- и видеосигналов по IP: что это дает proAV?
Часто мы слышим фразу "передача аудио- и видеосигнала по IP-сетям". Но каково ее истинное значение для коммерческих AV-с...
Все статьи
Видео
Вебинар «Решения BenQ для аудиторий и переговорных»
Вебинар "Все об аудио оснащении переговорных комнат"
Все видео
Направленный звук и проекции для Океанариума во Владивостоке Направленный звук и проекции для Океанариума во Владивостоке
Компания ВИАТЕК спроектировала и оснастила комплексом аудиовизуальных средств "Приморский океанариум" на острове Русский...
Удобный, функциональный конференц-зал для научного института Удобный, функциональный конференц-зал для научного института
«Хай-Тек Медиа» реализовала проект по оснащению малого конференц-зала ФГБНУ ВНИИСБ комплексом мультимедийного оборудования.
Комплексное аудио-видео оснащение холла 2-го корпуса КФУ Комплексное аудио-видео оснащение холла 2-го корпуса КФУ
Компания ИКТ-Казань завершила комплексное оснащение  холла 2-го корпуса КФУ современными аудиовизуальными системами.
Мощное оснащение конференц-зала на небольшой бюджет Мощное оснащение конференц-зала на небольшой бюджет
Разворачивание ведомственной системы ВКС, комплексное оснащение конференц-зала и переговорной комнаты ТФОМС СК.
Оригинальное аудиорешение для ''Экспофорума'' в Санкт-Петербурге Оригинальное аудиорешение для ''Экспофорума'' в Санкт-Петербурге
Была поставлена задача: установить экран для видеопроекции и кинопоказа,разработать и внедрить систему звукоусиления (СЗУ)...
Реконструкция и оснащение ККЗ «Октябрь» на Сахалине Реконструкция и оснащение ККЗ «Октябрь» на Сахалине
В Южно-Сахалинске после реконструкции открылся киноконцертный зал «Октябрь» - главный кинотеатр город еще с советских времен.
Все кейсы
BOSCH: Каталог конференц-систем 2016/ноябрь
BOSCH: Каталог конференц-систем 2016/ноябрь
Каталог конференц-систем и оборудования для синхронного перевода, формат А4, 50 полос.
ECLER: каталог оборудования 2016
ECLER: каталог оборудования 2016
Полная продуктовая линейка аудиооборудования Ecler, 196 полос, А4, английский язык.
Все файлы
Акустика в залах совещаний: идеальный звук – совсем не сложно
Стюарт Стивенс
“Проектный менеджер компании Shure Distribution UK, Стюарт Стивенс - о различных методах улучшения акустики в залах для совещаний.”
Стюарт Стивенс
Проектный менеджер Shure Distribution UK
Case Study – лучший инструмент AV-интегратора
Гари Кей
“Я преподаю маркетинг в InfoComm вот уже несколько лет. Мой СОВЕТ№1 для слушателей: публикуйте Case Study.”
Гари Кей
Основатель портала rAVe
Распределенные звуковые системы. Не так просто, как кажется
Аджигитов Максим
“Задача этой статьи - развенчать миф о том, что проектирование системы фонового звука не стоит серьезных временных и умственных затрат.”
Аджигитов Максим
Ведущий инженер по акустике ГК DIGIS
Все мнения
http://www.avclub.pro/news/proizvoditel/novyy-shirokougolnyy-obektiv-dlya-vivitek-du9000/