Импульсное напряжение

Импульсное напряжение Uимп в вольтах, киловольтах, измеряют как максимальное значение напряжения при резком его изменении (длительность фронта импульса не более 5 мс).   Длительность импульса напряжения по уровню 0,5 его амплитуды tимп 0,5 в микросекундах, миллисекундах  измеряют следующим образом.   Выделяют из общей кривой напряжения импульс напряжения и определяют амплитуду этого импульса Uимп а в вольтах, киловольтах как максимальное значение импульса напряжения  Определяют моменты времени tн 0,5, tк 0,5 в микросекундах, миллисекундах , соответствующие пересечению кривой импульса напряжения горизонтальной линией, проведенной на половине амплитуды импульса, в микросекундах, миллисекундах.По формуле  tимп 0,5 = tк 0,5 - tн 0,5  Кратковременное отклонение напряжение от некоторого постоянного значения называется импульсным. Оно имеет различную форму и полярность и сходно с синусоидальным напряжением. Длительность импульса (tи) - это промежуток времени, взятый на уровне 0,5 амплитуды - наибольшего значения напряжения импульса (Um) данной формы. За период повторения импульсов принимают время (Т) между началом двух соседних однополярных импульсов. Частота повторения импульсов связана с периодом соотношением: f=1/Т. Оно измеряется в таких же единицах, что и синусоидальный ток. Путем сложения некоторого количества синусоидальных колебаний определенной частоты (амплитуды и фазы) можно получить импульсное напряжение любой формы, в том числе и прямоугольной. 

Измерение импульсных напряжений с помощью шаровых разрядников имеет ряд особенностей, связанных с явлением запаздывания разряда при кратковременных импульсных воздействиях. Для уменьшения времени запаздывания разряда и получения стабильных результатов необходимо облучение разрядных промежутков при измерении напряжений до 50 кв, и в особенности при измерении коротких импульсов. Облучение ультрафиолетовым излучением ртутно-кварцевой лампы или излучением радиоактивных веществ увеличивает число свободных электронов в промежутке и тем самым уменьшает статистическое время запаздывания разряда.

Измерение импульсных напряжений является распространенным видом радиотехнических измерений. Очень часто при настройке и регулировке импульсной аппаратуры используются осциллографические методы измерений, которые позволяют не только измерять параметры импульсов, но и наблюдать одновременно их форму. Наличие в осциллографе калибратора с плавной регулировкой выходного напряжения позволяет использовать следующие методы измерений амплитудных параметров импульсных сигналов: калиброванной шкалы, сравнения и компенсационный.

Измерение импульсного напряжения с применением делителя напряжения осуществляется с помощью катодного осциллографа, позволяющего фиксировать величину и форму измеряемого напряжения. Наличие кабеля может внести дополнительные искажения, связанные с отражением импульсных волн от конца кабеля.

Измерение импульсных напряжений в отличие от измерения статических напряжений имеет ряд особенностей, вызванных тем, что воздействие импульсного напряжения на разрядный промежуток длится ограниченное время: от нескольких микросекунд до десятков микросекунд. Установлено, что при приложении к разрядному промежутку импульсного напряжения достаточно малой длительности пробой не наступает тогда, когда напряжение достигает значения, рав ого статическому пробивному или даже превышает его.

Измерение импульсного напряжения производят обычно шаровым разрядником, который градуируется для импульсов данной формы и полярности.

Измерение импульсного напряжения большей величины производится импульсными вольтметрами или путем подключения осциллографа к исследуемой схеме через делители напряжения. Форму импульсов тока исследуют путем наблюдения кривой напряжения, снимаемого с активного сопротивления.

Для измерения импульсных напряжений применяются как активные, так и емкостные делители.

Для измерения импульсных напряжений также применяют пиковые вольтметры электронной системы.

Для измерения высоких постоянных, переменных и импульсных напряжений применяются делители напряжения. Разработаны импульсные делители с временем ответа в сотые доли мксек. При применении импульсных делителей напряжения измерение производится при помощи электронного осциллографа, к-рый должен обладать весьма высокой разрешающей способностью по скорости записи.

При измерении импульсных напряжений интересует обычно пиковое значение, поэтому для этой цели могут применяться пиковые вольтметры, построенные на основе пикового детектора. Импульсные вольтметры имеют структурную схему, показанную на рис 5.1 а. Однако при измерении импульсов большой скважности напряжение на конденсаторе пикового детектора не устанавливается равным пиковому значению, поскольку за время паузы конденсатор успевает разрядиться. При малой скважности импульсов и применении детектора с закрытым входом возникает другая погрешность, связанная с неучетом постоянной составляющей.

При измерении импульсных напряжений защитные сопротивления должны быть значительно ниже, чтобы зарядка емкости шара через сопротивление не вызвала заметного удлинения фронта и снижения амплитуды импульсной волны. Защитное сопротивление не должно превышать 500 ом, а для шаров 150 - 200 см - 150 ом.

При измерении импульсных напряжений защитные сопротивления не применяются, так как они искажают результаты.

При измерении импульсных напряжений также приходится включать защитное сопротивление Ra. Это сопротивление включается, во-первых, для понижения крутизны среза напряжения при пробое разрядника, что имеет значение при испытании объектов, не допускающих воздействий импульсов с крутым срезом, а во-вторых, для предотвращения колебаний в цепи шарового разрядника ( особенно при большом диаметре шаров), создающих разность напряжений на испытуемом объекте и на измерительном разряднике.

При измерении импульсных напряжений с малым коэффициентом заполнения, показания рассматриваемых вольтметров будут значительно меньше пикового значения импульсов.