Ограниченные возможности цифровых измерительных приборов, установленных на передней панели

УП-14

Большинство устанавливаемых в стойку высоковольтных источников питания и рентгеновских генераторов имеют полнофункциональные передние панели, оборудованные цифровыми измерительными приборами, отображающими выходное напряжение и ток. Эти измерительные приборы не предназначены для получения точных значений выходного тока и напряжения. Из-за описанных ниже ограничений не рекомендуется использовать приборы на передней панели для получения точной информации по управлению процессом, особенно для измерения малых значений.

Требования к максимальному входному напряжению цифровых измерительных приборов
В приборах применяемой серии используется входной сигнал с напряжением 0–2 В постоянного тока. 2 В постоянного тока — это абсолютно максимальный входной сигнал, который может воспринять измерительный прибор. Spellman использует управляющий сигнал 0–10 В постоянного тока для программирования и контроля высоковольтного источника питания. Это означает, что сигналы контроля тока и напряжения 0–10 В постоянного тока, генерируемые в цепь обратной связи источника питания, нужно разделить до 2 В постоянного тока или меньше для того, чтобы сигнал мог быть отображен на измерительном приборе передней панели. Деление сигнала приближает его уровень к фоновым помехам и снижает соотношение «сигнал — шум».

Ослабление сигнала
Желательно, чтобы источник питания 30 кВ имел по всему диапазону сигнал контроля напряжения 10 В постоянного тока, выведенный на разъем интерфейса на задней панели. Но для того чтобы показания цифрового измерительного прибора на передней панели были правильными, этот сигнал 10 В постоянного тока необходимо ослабить до 300 мВ. Да, до 300 мВ, поскольку при использовании 10 В постоянного тока показания цифрового прибора будут неверными, а деление сигнала 10 В постоянного тока до 3 В постоянного тока все еще даст слишком большую величину для приборов с максимальным входным напряжением 2 В постоянного тока.

Соотношение «сигнал — шум»
Шумы присутствуют в большинстве электрических систем. Это слабые фоновые сигналы, возникающие при включении стабилизаторов, схем синхронизации и т. п. В идеале шумов не должно быть, но какое-то их количество всегда присутствует, и с этим нужно что-то делать. В импульсных источниках питания 25 мВ фонового шума на аналоговых линиях контроля не являются редкостью. Обычно желательно иметь максимально возможный уровень сигнала в сравнении с уровнем шумов, что позволяет обеспечить самое большое соотношение «сигнал — шум».

Пример
При контроле на задней панели с измерительным диапазоном 10 В постоянного тока: 10 В/25 мВ = 400, сигнал в 400 раз выше уровня шума.
Для цифрового прибора на передней панели с диапазоном 300 мВ: 300 мВ/25 мВ = 12, сигнал в 12 раз выше уровня шума.
Если источник питания работает при меньшем, нежели максимальное, выходном напряжении, соотношение «сигнал — шум» только ухудшается. Для значений, составляющих малый процент от максимального выходного напряжения, получить точный и повторяемый результат измерения очень сложно, а иногда просто невозможно.

Точность прибора
Те серии приборов, которые используются на передней панели, обычно имеют точность 2 % ± 1младший разряд. Они обновляют показания на дисплее с частотой примерно два раза в секунду. Эти характеристики прекрасно подходят для нестрогого измерения величин, но такие приборы нельзя рассматривать как высокоточные измерительные приборы.

Краткие выводы
Из-за низкого уровня сигнала, соотношения «сигнал —шум» и невысокой точности самих приборов на передней панели не рекомендуется рассчитывать на эти приборы при проведении измерений, критически важных для управления процессом. Использование полномасштабных контрольных сигналов 0–10 В постоянного тока от задней панели источников питания в паре с внешним, высокоточным цифровым измерительным прибором 5.5 или 6.5 представляет собой наилучший вариант для измерения рабочих характеристик источников питания.