Vacuumrørvoltmåler (VTVM)

Definition og oversigt over vakuumrør-voltmeter (VTM)

Et vakuumrør-voltmeter (VTM) er defineret som en type voltmeter, der bruger vakuumrør til at forstærke de målte alternerende strøm (AC) og direkte strøm (DC)-spændinger. Ved at integrere vakuumrør øges voltmeters følsomhed betydeligt, hvilket gør det i stand til at opdage yderst svage elektriske signaler med bemærkelsesværdig præcision.

Elektroniske voltmetre, herunder VTM, er versatile instrumenter, der anvendes til at måle forskellige aspekter af elektrisk spænding, såsom direkte spænding, kvadratisk middel (RMS)-spænding og top-spænding i et elektrisk system. Vakuumrør tilbyder flere distinkte fordele, herunder høj indgangsimpedans, et bredt frekvensområde og fremragende følsomhed.

En af de mest bemærkelsesværdige fordele ved VTM er dets minimale strømforsyning sammenlignet med andre typer målere. I en VTM feedes målesignalet direkte ind i vakuumrøret i enheden. Vakuumrøret forstærker derefter signalet og viderefører det til den afledende meter, der viser den målte spændingsværdi.

Typer af vakuumrør-voltmeter

Vakuumrør-voltmetre kan inddeles i følgende typer:

Diode-type

Top-læsning diode vakuumrør-voltmeter

Enkelt triode

• Balanceret triode-type

• Rektifier-forstærker-type

• Forstærker-rektifier-type

• Simpel diode-type voltmeter

Diode-voltmeter kredsløb

Kredsløbet for en diode-voltmeter består typisk af en permanentmagnet-bewegliche Spule (PMMC)-meter, en belastningsmodstand og et vakuumrør-diode. Vakuumrør-dioden, når den er forbundet i serie med en modstand, hjælper med at forstærke styrken af svage elektriske signaler. Takket være tilstedeværelsen af vakuumrøret bliver det samlede system langt mere følsomt end en standard voltmeter.

For at sikre præcise spændingsmålinger fra voltmeteret er det afgørende, at strømmen og spændingen har en direkte proportional relation. Dette opnås ved hjælp af en serie-modstand, der hjælper med at linearisere meters respons. Kredsløbsdiagrammet for diode-vakuumrør-voltmeteret er illustreret på figuren nedenfor, der giver en visuel repræsentation af dens komponentlayout og driftsprincipper.

Egenskaber og begrænsninger for diode-vakuumvoltmeter

I et diode-vakuumvoltmeter er modstanden for seriemodstanden betydeligt højere end vakuumrør-diodens modstand. Derfor kan rørets modstand effektivt ignoreres. Denne opsætning gør det muligt at etablere en lineær relation mellem spændingen og strømmen i kredsløbet. Når inputforsyningen anvendes, forårsager det, at pejlen på Permanent-Magnet Moving-Coil (PMMC)-meteret bevæger sig, og pejlens position angiver størrelsen på den målte spænding.

Nøgleegenskaber for diode-vakuumvoltmeter

Indgangsmodstand: Voltmeters indgangsmodstand er lig med værdien af seriemodstanden. Selvom højspændingsmodstandere anvendes, reducerer de faktisk meters følsomhed. Dette forhold mellem modstand og følsomhed er et afgørende aspekt af meters design og drift.

Frekvensområde: Frekvensområdet for diode-voltmeteret påvirkes direkte af værdien af seriemodstanden. En højere værdi af seriemodstanden fører til en reduktion i meters frekvensområde. Dette inverse forhold betyder, at justering af seriemodstanden kan kontrollere det område af frekvenser, som voltmeteret kan måle præcist.

Anvendelsesbegrænsninger: På grund af sin relativt lave indgangsmodstand og begrænsede frekvensområde findes vakuumrør-voltmeter kun anvendelse i et begrænset antal applikationer. Disse begrænsninger gør det mindre egnet til scenarier, der kræver højsensitivitet målinger over et bredt spektrum af frekvenser.

Top-læsning diode vakuumrør-voltmeter

Denne type voltmeter inkluderer en kondensator i sit kredsløbsdesign. Når kondensatoren er forbundet i serie med modstanden, kaldes konfigurationen for serie-type top-diode-læsning vakuumvoltmeter. Omvendt, i den kompenserende paralleltype voltmeter, er kondensatoren forbundet parallel med seriemodstanden. Disse forskellige opsætninger af kondensator- og modstands-komponenterne giver anledning til distinkte driftsegenskaber og målingskapaciteter for hver type top-læsning voltmeter, hvilket gør det muligt at anvende dem i forskellige elektriske målingsscenarier, hvor bestemmelsen af topspænding er nødvendig.

Drift og udvikling af top-læsning diode vakuumrør-voltmetre

Driftsprincipperne for både serie- og paralleltype top-læsning diode vakuumrør-voltmetre er ganske lignende. Under drift oplader kondensatoren i kredsløbet sig til den positive topspænding af den alternerende strøm (AC)-forsyning. Herefter løsrives den gennem shunt-modstanden, hvilket fører til en reduktion i dens spænding. Spændingen rektificeres derefter af Permanent-Magnet Moving-Coil (PMMC)-meteret, der er forbundet i serie med modstanden. Bemærkelsesværdigt er, at topspændingen af input AC-signal er direkte proportional med outputspændingen fra rektifikatoren, hvilket gør det muligt at måle topværdier præcist.

Historisk set har vakuumrør-voltmetre spillet en betydelig rolle i elektrisk spændingsmåling. Men med fremskridt inden for elektronikteknologi er de fortrinsvis erstattet af mere moderne alternativer. I dag er transistor-voltmetre (TVM) og felt-effekt-voltmetre (FETVM) blevet foretrukne valg for spændingsmåling. Disse nye instrumenter tilbyder forbedrede ydeevneegenskaber, såsom højere indgangsimpedans, bredere frekvensrespons, bedre stabilitet og forbedret præcision. De er også ofte mere kompakte, energieffektive og pålidelige, hvilket gør dem bedre egnede til behovene i moderne elektriske og elektroniske ingeniørprojekter.