Большинство остающихся до сих пор многопредельных стрелочных милливольтметров и индикаторов, встроенных в приборы типа генераторов синусоидального напряжения, измерителей нелинейных искажений и т.д. помимо обычных шкал в линейном масштабе имеют шкалу, проградуированную в децибелах. Эта шкала выделяется на фоне остальных, так как отличается ярко выраженной нелинейностью – в левой части она сжата, а в правой растянута. Классическим примером такой шкалы является милливольтметр переменного напряжения В3-38 (рисунок 1).
На рисунке 2 изображены переключатель диапазонов и шкалы милливольтметра В3-38, предназначенного для измерения переменного напряжения.
Шкалы №1 и №2 равноценны, но верхняя шкала удобнее в тех случаях, когда предел измерений кратен 10 (10 мВ, 100 мВ, 1В и т.д.), а нижняя используется, когда предел кратен 3 (3 мВ, 300 мВ, 3 В и т.д.). Для получения истинного значения измеряемого напряжения Ux в Вольтах или милливольтах, считанное со шкалы №1 или №2 показание Aд (в делениях) необходимо умножить или разделить на 10^m, где m равно 0 либо 1.
Рассмотрим пример.
Пример 1.
1) Предел 3 мВ (используется шкала №2); Ад = 17,5 (в делениях), тогда:
1) Предел 10 мВ (используется шкала №1); Ад = 8,25, тогда:
Таким же образом определяется напряжение, если предел будет 10 В, только Ux будет не в милливольтах, а в Вольтах.
1) Предел 300 мВ (используется шкала №2); Ад = 24,5, тогда:
Следует заметить, что шкала №2 фактически имеет предел 31,6 делений (с поправкой на множитель 0,1 и 10 это может быть 3,16 или 316 мВ или В). Число 31,6 неудобно для последующего разбиения на равные части, поэтому рабочая часть шкалы №2 немного меньше, чем шкалы №1 и оканчивается делением равным 30, что необходимо для получения пределов 3 мВ, 300 мВ, 3 В и т.д.
При использовании прибора предел измерений должен выбираться так, чтобы стрелка измерительного прибора отклонялась на возможно больший угол (не зашкаливая). Если прибор зашкаливает, необходимо увеличить предел измерения (ручка переключателя поворачивается вправо).
Допустим, что установлен предел 3 В, а отсчет со шкалы равен Ад = 4,5, т.е. Ux = 0,45 В. Измерения выполнены не верно, т.к. 0,45 <1 и необходимо перейти на предел 1 В, где это напряжение будет измерено более точно.
Шкала №3 проградуирована в децибелах, при чем уровню 0 дБ соответствует напряжение U0 = 0,775 В. Значения в децибелах, написанные около каждого предела в милливольтах или Вольтах, привязаны к этому уровню U0.
Рассмотрим пример. Допустим, что в исходном режиме стрелка установлена на 0 дБ (предел измерения 1 В), т.е. Ux=U0= 0,775 В. При уменьшении напряжения Ux можно измерить изменение уровня до -15 дБ. Если стрелка уходит левее отметки -15 дБ, переключатель диапазонов последовательно поворачивают влево до тех пор, пока стрелка не окажется в секторе от -10 дБ до +2 дБ.
А) с предела 1 В перешли на предел 100 мВ (-20 дБ), показания прибора – дБ. Значит, измеряемое напряжение UxдБ уменьшилось относительно U0 = 0,775 В на -20 – 6=-26 дБ.
Б) с предела 1 В перешли на предел 30 мВ (-30 дБ), показания прибора +1,5 дБ. Измеряемое напряжение UxдБ уменьшилось на -30+1б5 = -28,5 дБ.
Логарифмические единицы удобны тем, что опорное значение U0, соответствующее 0дБ, можно выбрать не только на пределе 1 В. Если установлен предел 10 В, то в этом случае U0 = 7,75 В, а при определении уровня Ux в других режимах нужно сосчитать количество переключений Kп пределов. Легко заметить, что два соседних предела всегда отличаются на ±10 дБ. Допустим, с предела 10 В перешли на предел 3 мВ, а показания прибора равны – 7,5 дБ. Число Kп = 7, следовательно:
что соответствует уменьшению уровня Ux с начального значения 7,75 В до
#мультиметр #милливольтметр #децибел #измерение
