Vakuumski cevni voltmetr (VTVM)

Definicija in pregled vakuumne cevnjake merilnice napetosti (VTM)

Vakuumna cevnjaka merilnica napetosti (VTM) je definirana kot vrsta merilnice napetosti, ki uporablja vakuumne cevni za posiljanje merjenih izmeničnih (AC) in enosmerne (DC) napetosti. Uporaba vakuumnih cevnikov znatno poveča občutljivost merilnice, kar omogoča zelo natančno zaznavanje zelo šibkih električnih signalov.

Elektronske merilnice napetosti, vključno s VTM, so prilagodljivi instrumenti, uporabljani za merjenje različnih vidikov električne napetosti, kot so enosmerna napetost, efektivna (RMS) napetost in najvišja napetost v električnem sistemu. Vakuumne cevni ponujajo več posebnih prednosti, vključno z visokim vhodnim upori, širokim frekvenčnim obsegom in izjemno občutljivostjo.

Ena najbolj opaznih prednosti VTM-ja je njegov minimalen tok, primerjen z drugimi vrstami merilnic. V VTM-ju je merilni signal neposredno veden v vakuumno cev strojine. Vakuumna cev potem posili signal in ga preda odbojnemu kazalniku, ki prikaže vrednost merjene napetosti.

Vrste vakuumne cevnjake merilnice napetosti

Vakuumna cevnjaka merilnica napetosti se lahko razdeli na naslednje vrste:

Diodna vrsta

Diodna vakuumna cevnjaka merilnica napetosti za meritve najvišje napetosti

Enojna trioda

• Uravnotežena triodna vrsta

• Vrsta z nadaljevalnikom in posiljevalnikom

• Vrsta z posiljevalnikom in nadaljevalnikom

• Preprosta diodna merilnica napetosti

Diodni merilni krog

Krog diodne merilnice napetosti tipično vključuje Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) merilnik, odpornik naložbe in vakuumno cevnjo diodo. Vakuumna cevnja dioda, ko je povezana zaporedno z odpornikom, služi za posiljanje moči šibkih električnih signalov. Zaradi prisotnosti vakuumne cevni postane celoten sistem veliko bolj občutljiv kot standardna merilnica napetosti.

Za zagotavljanje točnih meritev napetosti merilnice je ključno, da tok in napetost imata neposredni sorazmeren odnos. To dosežemo z uporabo zaporednega odpornika, ki pomaga linearizirati odziv merilnika. Shema kroga diodne vakuumne cevnjake merilnice napetosti je prikazana na spodnjem prikazu, kar ponuja vizualno predstavitev razporeditve komponent in operacijskih principov.

Lastnosti in omejitve diodne vakuumne merilnice napetosti

Pri diodni vakuumni merilnici napetosti je odpornost zaporednega odpornika bistveno višja od odpornosti vakuumne cevnje diode. Tako se odpornost cevni lahko učinkovito zanemari. Ta nastavitev omogoča vzpostavitev linearnega odnosa med napetostjo in tokom v krogu. Ko se vnesel vhodni vir, to povzroči odboj kazalka Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) merilnika, kjer položaj kazalka kaže velikost merjene napetosti.

Ključne lastnosti diodne vakuumne merilnice napetosti

Vhodni upornik: Vhodni upornik merilnice je enakovreden vrednosti zaporednega odpornika. Čeprav se uporabljajo visokonapetostni odporniki, ti dejansko zmanjšajo občutljivost merilnice. Ta odnos med odpornostjo in občutljivostjo je ključni vidik dizajna in delovanja merilnice.

Frekvenčni obseg: Frekvenčni obseg diodne merilnice napetosti je neposredno vpliva vrednost zaporednega odpornika. Višja vrednost zaporednega odpornika vodi k zmanjšanju frekvenčnega obsega merilnice. Ta obratni odnos pomeni, da je mogoče s prilagajanjem zaporednega odpornika kontrolirati obseg frekvenc, ki jih merilnica lahko točno meri.

Omejitve uporabe: Zaradi relativno nizega vhodnega upornika in omejenega frekvenčnega obsega se vakuumna cevnjaka merilnica napetosti uporablja le v omejenem številu aplikacij. Te omejitve jo čine manj primerno za scenarije, ki zahtevajo meritve z visoko občutljivostjo na širokem spektru frekvenc.

Diodna vakuumna cevnjaka merilnica napetosti za meritve najvišje napetosti

Ta vrsta merilnice napetosti vključuje kondenzator v svojem krožnem zasnovi. Ko je kondenzator povezan zaporedno z odpornostjo, je rezultirajoča konfiguracija znana kot Zaporedna vrsta diodne merilnice napetosti za meritve najvišje napetosti. Na drugi strani, pri kompenziranem shunt tipu merilnice je kondenzator povezan vzporedno s zaporednim odpornikom. Ti različni razporedi kondenzatorja in odpornika komponent dajejo različne operacijske lastnosti in zmogljivosti za meritve vsake vrste merilnice za meritve najvišje napetosti, kar omogoča njihovo uporabo v različnih elektrotehničnih merilnih scenarijih, kjer je zahtevano določanje najvišje napetosti.

Delovanje in evolucija diodnih vakuumnih cevnjak merilnic napetosti za meritve najvišje napetosti

Operacijski principi obeh zaporednih in shunt tipov diodnih vakuumnih cevnjak merilnic napetosti za meritve najvišje napetosti so zelo podobni. V delovanju se kondenzator v krogu napolni do pozitivnega maksimuma izmenične (AC) napetosti, nato pa se razpolni skozi shunt odpornik, kar povzroči zmanjšanje njegove napetosti. Napetost je nato usmerjena z Permanent - Magnet Moving - Coil (PMMC) merilnikom, ki je povezan zaporedno z odpornikom. Opomba, najvišja napetost vhodnega AC signala je neposredno sorazmerna z izhodno napetostjo usmerjalka, kar omogoča točno merjenje najvišjih vrednosti.

Zgodovinsko so vakuumne cevnjake merilnice napetosti igrale pomembno vlogo pri merjenju električne napetosti. Vendar, z napredkom tehnologije elektronike, so bile v veliki meri nadomeščene z bolj sodobnimi alternativami. Danes so tranzistorne merilnice napetosti (TVM) in polprevodniške merilnice napetosti (FETVM) postal izbor za naloge merjenja napetosti. Ti noviji instrumenti ponujajo izboljšane zmogljivosti, kot so višji vhodni upornik, širši frekvenčni odziv, boljša stabilnost in izboljšana točnost. Tudi so bolj kompaktni, energije učinkoviti in zanesljivi, kar jih čini bolj primernimi za zahteve sodobnih elektrotehničnih in elektronskih inženirskih aplikacij.