S=10-Rbh = Rbh.m3kc (для случая наибольшей погрешности). Подставляя это в формулу (П4) и считая /?г--/?кС/?011.макс получим предыдущее выражение.

Чувствительность всякого нулевого указателя конечна, поэтому компенсатор сохраняет свою точность до тех пор, пока внешнее сопротивление (т. е. сопротивление испытуемой цепи) не превысит определенной величины. Для каждого компенсатора это сопротивление должно быть известно. Если, например, 0 = 100 в, п=Ъ (погрешность отсчета 0,1%), а нулевым указателем является транзисторный усилитель (см. рис. 40 и табл. 3) с порогом чувствительности по току 2,5 • 10-° а, то установленная погрешность отсчета не будет превышена, пока внешнее сопротивление меньше

100-10-3/2,5.10-10 = 40.107 0Л4.

В нулевом указателе обязательно предусматривают регулировку чувствительности, чтобы избежать опасных для него перегрузок.

Рис. 54. Компенсационная схема интегрирующего типа.

Рис. 55. Ламповая компенсационная схема с ручным уравновешиванием.

Автоматически это выполняется в указателях с логарифмической характеристикой.

Возникновение погрешностей в компенсаторе связано с протеканием через измерительную цепь- в момент отсчета некоторого тока /о. При измерениях по компенсационной схеме интегрирующего типа (рис. 54) это обстоятельство исключается. Отличие процесса измерения по этой схеме состоит лишь в способе определения положения равновесия.

Процесс измерения протекает следующим образом. При разомкнутом выключателе Вк вводят некоторое компенсирующее напряжение t/кИ замечают его величину по вольтметру V. Спустя время t=i5RC, конденсатор С окажется заряженным до напряжения Uc, равного разности измеряемого и компенсирующего напряжений: Uc=U-Uk. Заряд конденсатора будет Q = C{U~U к). Знгк заряда зависит от того, какое из напряжений больше.

При замыкании выключателя конденсатор разрядится через баллистический гальванометр G. Отклонение светового пятна галь-

V Грубо/ Точно

Рис. 56. Дифференциальная схема измерения напряжения.

ваномегра составита,= C(f/-[;„) делений, где S-баллистическая чувствительность гальванометра. Желательно первоначальную величину ик подобрать такой, чтобы указатель отклонялся примерно на всю шкалу.

Затем выключатель снова размыкают и устанавливают новое значение и, при котором отклонение указателя гальванометра уменьшится. Так проделывают несколько раз, доводя величину до такого значения, при котором указатель будет отклоняться примерно на всю шкалу, но в другую, чем первоначально, сторону.

По полученным результатам строят зависимость ат от «к- Она представляет собой прямую линию. Точка пересечения этой прямой с горизонтальной осью (От=0) соответствует равенству напряжений

Подобный Способ измерения пригоден для измерения малых напряжений, потому что при длительном процессе накопления заряда на емкости устраняются " флуктуации напряжения и их влияние на результат измерения. Он позволяет обнаружить мощность до 10-1-10-11! ет. При внутреннем сопротивлении источника измеряемого напряжения порядка 10 ом это соответствует напряжению 0,1 мв, если принять емкость конденсатора С равной 2 мф.

С увеличением емкости конденсатора чувствительность схемы повышается, но одновременно с этим увеличивается и время, необходимое для полного заряда конденсатора. Практические соображения ограничивают это время 2-3 мин.

Для повышения входного сопротивления компенсационных схем в них используют электронные лампы Упрощенная схема лампового компенсационного вольтметра изображена на рис. 55. Обычно лампа работает в режиме «плавающей» сетки, что обеспечивается выбором соответствующего сопротивления резистора Rcm.

Входной сигнал изменяет анодный ток лампы. Перемещая движок потенциометра Ru значение анодного тока возвращают к первоначальному, что фиксируется либо по микроамперметру, включенному в анодную цепь лампы, либо по вольтметру, измеряющему напряжение на анодном сопротивлении i?a- При этом напряжение tK на потенциометре Ri равно измеряемому напряжению и его величина прочитывается на шкале вольтметра V.

Иногда возникает необходимость снять с большой точностью характеристику какого-либо устройства с высоким внутренним сопротивлением. В этих случаях, если нет специальных измерительных приборов, удобен дифференциальный метод измерения, когда измеряемое напряжение компенсируется лишь частично. Схема измерения изображена на рис. 56. В нее входят: ламповый вольтметр Vi обычной точности, низкоомный лабораторный вольтметр Кг класса 0,2 или 0,5 и регулируемый источник постоянного напряжения - батарея или стабилизированный выпрямитель. Входное сопротивление

устройства по этой схеме оказывается в десятки раз выше, чем входное сопротивление лампового вольтметра, а погрешность измерения всего лишь в 2 раза больше, чем у используемого лабораторного вольтметра.

Измеряемое напряжение U подключают к зажимам Л и Б и переключатель П устанавливают в положение «Грубо». При этом ламповый вольтметр покажет полную величину U. Это показание округляют в большую или меньшую сторону до значения U\, которое удобно было бы отсчитывать по шкале лабораторного вольтметра, и устанавливают это напряжение на потенциометре R. Затем переключатель переводят в положение «Точно», а вольтметр переключают на наименьший предел измерения.

Теперь к ламповому вольтметру приложено лишь небольшое напряжение Ш, являющееся разностью между значением tJi и изме--ряемым напряжением И, так что V = IJ\- AU.

Абсолютная погрешность измерения будет равна сумме абсолютных погрешностей обоих вольтметров. Абсолютная погрешность измерения лабораторным вольтметром определяется в соответствии с его классом точности. Погрешность лампового вольтметра по абсолютной величине оказывается очень небольшой, поскольку измерения проводятся на его самой чувствительной шкале. Поэтому полная относительная погрешность измерения напряжения U оказывается того же порядка, что и при измерении одним лабораторным вольтметром.

Для входного сопротивления устройства, обозначив входное сопротивление лампового вольтметра через Rc, можем написать:

V URc Ul + AU I Uj, \

= T = - -W-< = + W)- (

Поясним сказанное примером. Пусть ламповый вольтметр имеет /?с=П Мом и максимальную погрешность ±5% верхнего значения шкалы, а в качестве лабораторного вольтметра используется прибор класса 0,2, например, М106/1. В положении «Грубо» ламповый вольтметр на шкале 30 в показывает 20,2 в. Это напряжение показывается с погрешностью ±30-5/100=1,5 е. С помощью потенциометра R устанавливаем в соответствии с 30-вольтовой шкалой лабораторного вольтметра округленное значение U\=20 в. С переводом переключателя в положение «Точно» переключим ламповый вольтметр на шкалу 1 в. Пусть он покажет на этой шкале 0,7 в. Таким образом, измеряемое напряжение (7=20--0,7=20,7 в. При этом абсолютная погрешность показаний лабораторного вольтметра ±30-0,2/100=0,06 в. Абсолюгная погрешность показаний лампового вольтметра ±1-5/100=0,05 в; полная абсолютная погрешность измерения 0,06--0,05 = 0,11 в (вместо 1,5 в), относительная погрешность измерения 0,11-100/20,7=0,54%.

Входное сопротивление устройства

0.7 /

326 Мом.

При снятии характеристик величину t/j обычно не нужно менять для целой серии точек и остается лишь отсчитывать значения по ламповому вольтметру.