Измеритель ЭРА

Принцип действия измерителя состоит в селективном усилении входного переменного напряжения с последующим преобразованием его в постоянное напряжение, измеряемое аналого-цифровым преобразователем (АЦП) интегрирующего типа с выходом на жидкокристаллический индикатор. В измерителе реализована совокупность взаимозависимых и противоречивых требований: высокое входное сопротивление, малая входная емкость, низкий уровень собственных шумов, высокая помехоустойчивость, широкий динамический диапазон, малое потребление энергии.

Измеритель позволяет определять параметр " q " (Ом), являющийся отношением значений входного напряжения измерителя к выходному току генератора на рабочей частоте, согласно формуле:

, где

U - значение входного напряжения с указанием знака (мВ);

n - отсчет по цифровому табло (10‑1999);

10^α - масштабный коэффициент поддиапазонов входного напряжения,

a = 0, 1, 2, 3, 4 для частот 4,88 и 625 Гц, a= 0, 1 - для частоты 0 Гц;

b - масштабный коэффициент поддиапазонов выходного тока, b = 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200 для частот 0 и 4,88 Гц.

Измеритель имеет устройство для контроля на всех рабочих частотах сопротивления приемной линии, подключенной к входным гнездам "MN"; устройство для контроля напряжения источников питания по стрелочному индикатору, а также устройство для контроля по цифровому табло нижнего предела рабочего напряжения батарей питания. Потребляемый измерителем ток не превышает 9 мА.

Основные технические характеристики измерителя ЭРА

Таблица 3.14.

Рабочие частоты	0 Гц	4.88 Гц	25 Гц
Диапазон входных напряжений	1´ 10-3 - 2 В	1´ 10-6 - 2 В
Входное активное сопротивление, не менее	8 MОм	80 МОм
Входная ёмкость, не более			5 пФ
Подавление помех частотой 50-60 Гц и радиопомех частотой 10 КГц и более.	60 dB (min.)	100 dB (min.)
Напряжение питания	12 - 23 В
Потребляемая мощность	100 мВ (max.)
Ёмкость памяти	8000 отсчетов
Внутренний	вариант 1	Две аккумуляторные батареи типа Д-0,115 У1 (9В, 0.115 Aч)
источник	вариант 2	10 элементов типа “D” ("373";R20)
питания	вариант 3	14 элементов типа “C” ("343"; R13)
Габариты, мм	190 х 80 х 250
Вес, кг	3.7

Управление измерителем ЭРА.

Назначение органов управления и индикации, размещенных на лицевой панели измерителя приведено в таб.3.15:

Таблица 3.15.

гнезда "МN"	Подключение приемной линии при измерениях на переменном и постоянном токах;
кнопка "R"	Проверка сопротивления заземленной приемной линии
кнопка "F"	Включение и выключение измерителя и выбора режима работы
кнопка "a"	Выбор поддиапазонов измерений и выключение измерителя;
кнопка "•0•"	Включение и выключение компенсатора поляризации в режиме измерения постоянного напряжения;
КАЛИБРОВКА	установка тестовых отсчетов " n " на частотах 4.88 Гц и 625 Гц
стрелочный индикатор	дублирует показания " n " цифрового табло (в пределах от 0 до 1000) при измерениях параметра " q " на частотах 4.88 и 625 Гц
цифровое табло	для вывода измерительной и служебной информации.

Цифровое табло содержит шесть десятичных знаков (слева - направо):

- первый знак указывает рабочую частоту (значение 0 соответствует частоте 0 Гц, 1 - частоте 4.88 Гц, 2 - частоте 625 Гц;

- второй знак указывает значение коэффициента "a" (1, 2, 3, 4) поддиапазонов измерений;

- третий-шестой знаки показывают отсчет " n " (0000 - 1999), пропорциональный измеряемым значениям " q " и " U ";

Стрелочный индикатор при первом нажатии кнопки "F" указывает рабочие пределы напряжения источника питания измерителя от 13 до 23 В (отсчет 0 - 100).

Условные обозначений цифрового табло измерителя и порядка переключений режимов его работы.

Сектор " F " цифрового табло - управляется кнопкой " F ". Первое нажатие кнопки " F " включает измеритель в режим контроля напряжения питания и измерений на постоянном токе. Указанному режиму соответствует цифра " 0 " сектора " F ". Непрерывное нажатие кнопки " F " приводит к последовательному непрерывному перебору цифр в секторе: 0 - 1 - 2 - 0 - 1 - 2 и т.д. Цифра 1 соответствует режиму измерений на частоте 4.88 Гц, цифра 2 - режиму измерений на частоте 625 Гц. При F = 0 возможно включение и выключение компенсатора поляризации с помощью кнопки "• 0 •" (первое нажатие кнопки - включение, второе - выключение и т.д.). На работу измерителя в режиме компенсации указывает периодическое погасание ("мерцание") цифр "0" в секторе " F ".

Одновременное нажатие кнопок "F" и "a" выключает измеритель независимо от режима, в котором он находится.

Сектор " a " цифрового табло - управляется кнопкой " a ". Пробел в секторе " a "при F = 0 соответствует режиму контроля напряжения питания (по стрелочному индикатору и отсчету " n "). При F = 1, 2 пробел в секторе a соответствует режимам калибровки измерителя на частотах 4.88 и 625 Гц. Нажатие кнопки " a " переключает поддиапазоны измерений от наиболее грубого (a = 0) до наиболее чувствительного (a = 4). Непрерывное нажатие кнопки "a" приводит к следующему непрерывному перебору цифр в секторе:

0 - 1 - 0 - 1 -... при F = 0;

0 - 1 - 2 - 3 - 4 - 3 - 2 - 1 - 0 - 1 - 2... при F ¹0.

Выбор какого-либо значения " a " при F ¹ 0 изменяет указанный выше порядок перебора значений "F" при последовательном или непрерывном нажатии кнопки " F ". Перебор цифр в секторе " F " в этом случае становится возможным только в следующем порядке: 1 - 2 - 1 - 2 - 1 -..., т.е., вместо трех происходит последовательное переключение только двух рабочих частот измерителя - 4.88 и 625 Гц. Установка режима контроля напряжения питания и режима измерений на постоянном токе (F = 0) становится возможной лишь после выключения измерителя и его нового включения кнопкой " F ".

В секторе " n " цифрового табло записываются показания " n " с максимальным значением 1999 и указанием отрицательного знака отсчета ("-") (при измерениях постоянного поля). Если отсчет " n " по абсолютному значению превышает указанный, то в секторе " n " появляется символ переполнения: единица ("1 ") или минус единица "‑1 " в старшем разряде.

Проверка и подготовка прибора к измерениям на частотах 0 и 4.88 Гц.

1. Включить измеритель, нажав кнопку " F ". На цифровом табло должны появиться: в секторе " F " - цифра "0", в секторе " a " - пробел, в секторе " n " - тестовый отсчет 1000 5. Указанный тестовый отсчет (например, 1001) является постоянным для каждого измерителя. Одновременно стрелочный индикатор должен показывать отсчет больший "0", что соответствует норме напряжения внутреннего источника питания. Отсчет "0" соответствует напряжению питания 13 В, отсчет "100" соответствует напряжению 23 В. При уменьшении напряжения питания ниже допустимого предела 12.5 В тестовый отсчет уменьшается более, чем на 2‑5 единиц. Смена батарей питания необходима при показаниях стрелочного индикатора, близких к нулю.

Внимание! При включении кнопок "F", "a", "•0•" должен прослушиваться короткий звуковой сигнал. Отсутствие звукового сигнала указывает на недостаточно энергичное нажатие кнопок. В этом случае команда управления не выполняется.

2. Проверить возможность автономной калибровки измерителя на частоте 4.88. Нажать кнопку " F ". На цифровом табло должны появиться: в секторе " F " - цифра 1, в секторе " a " - пробел, в секторе " n " -отсчет в пределах от 600 до 1500. Вращением ручки " КАЛИБРОВКА 4.88 Гц " установить по цифровому табло тестовый отсчет " n ", равный (1000 20).

Внимание! Во избежание поломки измерителя не применять больших усилий при достижении крайних положений ручек "КАЛИБРОВКА".

При калибровке и измерении на частоте 4.88 Гц отсчет " n " цифрового табло в пределах от 0 до 1000 дублируется показаниями стрелочного индикатора с ценой деления 50. Допустимы флуктуации отсчета " n " в пределах основной погрешности измерений параметра " q ".

3. Проверить уровень шумов в режиме "открытый вход" на частоте 4.88 Гц. Для этого нажать кнопку " F ", установив в секторе " F " цифру 1 (частота 4.88 Гц). Перебирая значения "a", определить уровень шумов. При "a" от 0 до 3 флюктуация отсчета " n " допустима в пределах от 0 до 5. При a = 4 (наиболее чувствительный поддиапазон измерений) среднее значение флуктуирующего отсчета " n " может достигать 25.

Внимание! Проверку уровня шумов в режиме "открытого входа" производить на удалении 2‑3 метра от возможных источников электромагнитных помех.

4. Перед работой на частоте 0 Гц проверить полярность входного гнезда "М" и работу компенсатора поляризации. К гнездам "MN" подсоединить любой источник постоянного тока с напряжением около 1.5 В. Включить измеритель, нажав последовательно кнопки " F " и " a ". На цифровом табло должны появиться: в секторах " F " и " a " - цифры "0", в секторе " n " - значение входного напряжения в мВ. При правильной полярности гнезда "М" знак отсчета " n " должен отвечать знаку полюса источника тока, подключенного к гнезду "М".

Включить компенсатор поляризации, нажав кнопку "• 0 •". На цифровом табло в секторе " F " будет наблюдаться периодическое погасание цифры "0" (в течение всего времени действия компенсации), а в секторе " n " - отсчет, соответствующий сигналу недокомпенсации 0 - 2 единиц. Выход из режима компенсации с восстановлением на табло прежнего отсчета " n " возможен автоматически (через 50 с после включения компенсатора) или вручную путем повторного нажатия кнопки "•0•".

После выполнения пунктов 1 - 4 измеритель проверен и подготовлен к работе.

Порядок измерений на частотах 0 и 4.88 Гц.

1. После включения измерителя время установления рабочего режима на всех частотах не превышает 10 с. Все измерения необходимо начинать на наиболее грубом поддиапазоне (a = 0), последовательно повышая чувствительность (увеличивая значения " n ") так, чтобы отсчет " n " на всех поддиапазонах, кроме наиболее чувствительного, был бы не менее 100 - 200.

Во избежание ошибок измерений, обусловленных перегрузкой измерителя по входу интенсивными сигналами помех сторонних частот, необходимо следить за совпадением первых двух цифр отсчетов " n " на предыдущем и выбранном поддиапазонах измерений. Если совпадения нет, следует брать отчет " n " на более грубом поддиапазоне, более устойчивом к перегрузкам (отсчет " n " в этом случае может быть меньше "100").

2. При измерениях на частотах 4.88 Гц может наблюдаться флюктуация отсчетов " n " измерителя в некоторых пределах. В связи с этим случайная составляющая погрешности отсчета " n " при кратковременном наблюдении может достигать (2 - 3) %.

3. При работах с заземленными приемными линиями необходимо проверять качество заземлений приемных электродов в тех случаях, когда оно вызывает сомнения. Низкое качество заземлений отвечает высоким переходным сопротивлениям электродов (высокое внутреннее сопротивление "R_MN" источника полезного сигнала). Предельно допустимыми значениями "R_MN" (кОм), выбраны следующие:

15 - при измерении постоянного напряжения;

100 - при измерении переменного напряжения.

Для оценки значений "R_MN" при полевых и лабораторных измерениях используется кнопка "R" на лицевой панели. Качество заземлений считается удовлетворительным, если при нажатии кнопки "R" отсчет " n " полезного сигнала уменьшается не более, чем в два раза. В этом случае значения "R_MN" меньше предельных.

Внимание! При нажатии кнопки "R" входные гнезда "MN" измерителя шунтируются сопротивлением так, что входное активное сопротивление измерителя понижается до 100 или 15 кОм (с погрешностью 7+0 5 %) соответственно при измерениях на переменном (F ¹ 0) или постоянном (F = 0) токах.

4. По окончании работ выключить измеритель, нажав одновременно кнопки "F" и "a".

Измеритель имеет также систему автоматического отключения питания через 7 минут после последней операции, выполненной с помощью любой из кнопок: " F ", " a " или "• 0 •". За 1 мин. до указанного срока должен включиться звуковой сигнал. Звуковой сигнал можно прервать, продлив работу измерителя без изменения содержания цифрового табло. С этой целью в режиме измерений постоянного напряжения достаточно два раза нажать любую из кнопок " F ", " a " или "• 0 •", в режиме измерений переменных напряжений - один раз нажать кнопку "• 0 •".