Межа чутливості електромеханічних приладів

В усталеному режимі кут відхилення рухомої частини гальванометра від нульового положення можна визначити як

, (6.15)

де Ψ – потокозчеплення. Таким чином, для збільшення чутливості гальванометра слід зменшувати питомий протидіючий момент W і збільшувати потокозчеплення Ψ. Однак в даному випадку максимальний досяжний поріг чутливості визначається шумами.

У відповідності із законами статистичної механіки середня енергія шумового руху, що припадає на одну степінь свободи системи дорівнює kT/2. Нагадаємо, що k – стала Больцмана; Т – абсолютна температура. Застосовуючи вказане співвідношення до гальванометра, у якого лише одна степінь свободи – поворот рухомої частини – отримаємо

, (6.16)

де – дисперсія кута повороту рамки, викликана шумовими явищами. Об’єднуючи рівняння (15) і (16), приходимо до формули

, (6.17)

де і_ш – середнє квадратичне значення еквівалентного шумового струму.

В режимі, близькому до критичного заспокоєння, для коефіцієнта заспокоєння β можна записати

, (6.18)

де – період власних коливань рамки.

Перетворимо вираз (6.17) з врахуванням (6.18) на

. (6.19)

Еквівалентна шумова напруга відповідно буде рівною

. (6.20)

Критичний опір гальванометрів, що випускаються вітчизняною промисловістю лежить в діапазоні від 20 Ом до 200 кОм. Період власних коливань Т₀ зазвичай складає 1…5 с. Таким чином, орієнтуючись на середнє значення Т₀ = 2 с, температуру Т = 298 К (25˚С), отримаємо і_ш ≈ 2∙10^‑13…2∙10^‑11 А; U_ш ≈ 4∙10^‑10…4∙10^‑8 В.

Технологічно зробити можливим відлік достатньо малих кутів повороту рамки гальванометра при вимірюванні малих сигналів можна двома способами. По-перше, можна збільшувати довжину променя від дзеркальця, закріпленого на рамці гальванометра, до відлікового пристрою (шкали). По-друге, можна застосувати фотоелектричний перетворювач невеликого переміщення світлового променя у вторинний електричний сигнал.

ФГП характеризуються більшою в порівняні зі звичайними світловими гальванометрами магнітоелектричної системи механічною надійністю і компактністю. Стабілізація коефіцієнта підсилення ФГП досягається введенням глибокого від’ємного зворотного зв’язку. Межа чутливості промислових нановольтамперметрів НФК-1 і пікоамперметрів ПФК-1, побудованих на базі ФГП, складає відповідно 4·10^-10 В і 1·10^-12 А. Основна похибка не перевищує ±4%.