Вакуумный трубчатый вольтметр (VTVM)

Определение и обзор вакуумного трубочного вольтметра (VTM)

Вакуумный трубочный вольтметр (VTM) определяется как тип вольтметра, который использует вакуумные лампы для усиления измеряемых переменных (AC) и постоянных (DC) напряжений. Использование вакуумных ламп значительно повышает чувствительность вольтметра, позволяя с высокой точностью обнаруживать крайне слабые электрические сигналы.

Электронные вольтметры, включая VTM, являются универсальными приборами, используемыми для измерения различных аспектов электрического напряжения, таких как прямое напряжение, среднеквадратичное (RMS) напряжение и пиковое напряжение в электрической системе. Вакуумные лампы предлагают несколько уникальных преимуществ, включая высокое входное сопротивление, широкий диапазон частот и исключительную чувствительность.

Одним из наиболее значимых преимуществ VTM является минимальное потребление тока по сравнению с другими типами приборов. В VTM измерительный сигнал непосредственно подается на вакуумную лампу устройства. Лампа усиливает сигнал и передает его на отклоняющийся указатель, который показывает значение измеренного напряжения.

Типы вакуумного трубочного вольтметра

Вакуумный трубочный вольтметр можно классифицировать на следующие типы:

Диодный тип

Пиковый диодный вакуумный трубочный вольтметр

Одиночный триод

• Сбалансированный триодный тип

• Тип усилителя выпрямителя

• Тип выпрямителя усилителя

• Простой диодный вольтметр

Цепь диодного вольтметра

Цепь диодного вольтметра обычно состоит из постоянного магнита, движущей катушки (PMMC), резистора нагрузки и вакуумной диодной лампы. Вакуумная диодная лампа, подключенная последовательно с резистором, служит для усиления слабых электрических сигналов. Благодаря наличию вакуумной лампы, общая система становится намного более чувствительной, чем стандартный вольтметр.

Для обеспечения точных измерений напряжения важно, чтобы ток и напряжение имели прямую пропорциональную зависимость. Это достигается с помощью резистора, подключенного последовательно, который помогает линеаризовать ответ метра. Схема диодного вакуумного трубочного вольтметра представлена на рисунке ниже, предоставляя визуальное представление о расположении его компонентов и принципах работы.

Характеристики и ограничения диодного вакуумного вольтметра

В диодном вакуумном вольтметре сопротивление последовательного резистора значительно выше, чем сопротивление вакуумной диодной лампы. В результате сопротивление лампы можно эффективно игнорировать. Такая конфигурация позволяет установить линейную зависимость между напряжением и током в цепи. Когда к входу подается питание, это вызывает отклонение стрелки постоянного магнита, движущей катушки (PMMC), и положение стрелки указывает на величину измеренного напряжения.

Основные характеристики диодного вакуумного вольтметра

Входное сопротивление: Входное сопротивление вольтметра эквивалентно значению последовательного сопротивления. Хотя используются высоковольтные резисторы, они фактически снижают чувствительность метра. Эта взаимосвязь между сопротивлением и чувствительностью является ключевым аспектом конструкции и работы метра.

Диапазон частот: Диапазон частот диодного вольтметра напрямую зависит от значения последовательного сопротивления. Большая величина последовательного сопротивления приводит к уменьшению диапазона частот метра. Эта обратная зависимость означает, что изменение последовательного сопротивления может контролировать диапазон частот, которые вольтметр может точно измерять.

Ограничения применения: Из-за относительно низкого входного сопротивления и ограниченного диапазона частот, вакуумный трубочный вольтметр используется только в ограниченном количестве применений. Эти ограничения делают его менее подходящим для сценариев, требующих высокочувствительных измерений в широком спектре частот.

Пиковый диодный вакуумный трубочный вольтметр

Этот тип вольтметра включает в свою схему конденсатор. Когда конденсатор подключен последовательно с резистором, такая конфигурация называется серийным пиковым диодным вакуумным вольтметром. Напротив, в компенсированном параллельном типе вольтметра, конденсатор подключен параллельно последовательному резистору. Эти различные конфигурации конденсатора и резистора создают уникальные рабочие характеристики и возможности измерения для каждого типа пикового вольтметра, позволяя их использовать в различных электрических измерениях, где требуется определение пикового напряжения.

Работа и эволюция пиковых диодных вакуумных трубочных вольтметров

Принципы работы как серийных, так и параллельных пиковых диодных вакуумных трубочных вольтметров очень похожи. При работе конденсатор в цепи заряжается до положительного пикового напряжения переменного тока (AC). Затем он разряжается через параллельный резистор, вызывая уменьшение его напряжения. Напряжение затем выпрямляется постоянным магнитом, движущей катушкой (PMMC), которая подключена последовательно с резистором. Значительно, пиковое напряжение входного сигнала AC прямо пропорционально выходному напряжению выпрямителя, что позволяет точно измерять пиковые значения.

Исторически, вакуумные трубочные вольтметры играли значительную роль в измерении электрического напряжения. Однако, с развитием электронной техники, они в основном были заменены более современными альтернативами. Сегодня, транзисторные вольтметры (TVM) и полевые транзисторные вольтметры (FETVM) стали предпочтительным выбором для задач измерения напряжения. Эти новые приборы предлагают улучшенные эксплуатационные характеристики, такие как более высокое входное сопротивление, более широкий диапазон частот, лучшая стабильность и повышенная точность. Они также, как правило, более компактны, энергоэффективны и надежны, что делает их лучше подходящими для требований современной электротехники и электроники.