Измерение параметров напряжения различной формы. Кунцевич В.А. - 17 стр.

      Преобразователи среднеквадратических значений. Основным эле-        вительность, большая инерционность, квадратичный характер шкалы,
ментом преобразователя является элемент с квадратичной вольт-ам-          низкая электрическая прочность. Для устранения этих недостатков
перной характеристикой. Квадратичную зависимость имеет начальный          используют усилители постоянного тока, специальные методы линеари-
участок вольт-амперной характеристики полупроводникового диода.           зации шкалы, отрицательную обратную связь. Частотный диапазон по-
Однако полупроводниковые диоды отличаются большим разбросом харак-        добных преобразователей - от нескольких герц до сотен мегагерц.
теристик, квадратичный участок которых имеет очень малую протяжен-              Преобразователь среднего значения. В таком преобразователе
ность. На практике нашли применение элементы, построенные на осно-        используются инерционные свойства входных цепей и отсчетного
ве диодных цепочек, и термопреобразователи.                               устройства. У аналоговых приборов это ярко выраженная инерцион-
      Упрощенная схема преобразователя, построенного на основе ди-        ность стрелочного прибора. Таким образом, в определенных пределах
одных цепочек, представлена на рис. 16. К делителю R5, R6, R7 при-        вольтметр постоянного тока можно использовать в качестве вольтмет-
ложено напряжение стабильного источника Е. На каждом из резисто-          ра переменного тока, измеряющего среднее значение напряжения.
ров создается падение напряжений Е1, Е2, Е3, которые запирают                   В зависимости от используемого в вольтметре переменного тока
диоды. При входном напряжении U(t)<Е1 открыт диод D1, и через             преобразователя вольтметр измеряет амплитудное, средневыпрямлен-
диодную цепочку протекает ток i=i1. При Е2>U(t)>Е1 открывает-             ное или среднеквадратическое значение напряжения. Обычно шкалы
ся диод D2 и ток через R становится равным сумме токов, проте-            вольтметров переменного тока (за исключением импульсных вольтмет-
                                           кающих через D1 и D2:          ров) градуируются в среднеквадратических значениях гармонического
                                           i=i1+i2. В дальнейшем при      сигнала.
                                           Е3>U(t)>Е2 i=i1+i2+i3.
                                           Таким образом, крутизна ха-            3.2. Измерение параметров напряжения переменного тока
                                           рактеристики с увеличением
                                           U(t) возрастает. Соответ-             На практике различают вольтметры для измерения переменного
                                           ствующим подбором сопротив-    тока гармонических сигналов и вольтметры для измерения напряжений
                                           лений делителя можно полу-     сигналов сложной формы. Отличие их заключается в основном в амп-
                                           чить вольт-амперную характе-   литудно-частотных характеристиках цепи от входа до преобразовате-
                                           ристику преобразователя        ля включительно. Основные особенности измерения напряжений пере-
                                           в виде ломаной линии, при-     менного тока заключаются в следующем.
                     Рис. 16               ближающейся к квадратичной          1. Из-за ограничения диапазона частот (в области низких и вы-
параболе. В действительности за счет плавного изменения токов дио-        соких частот) при измерениях возникают дополнительные погрешности,
дов вблизи напряжения отсечки изломы на характеристике незначитель-       которые в общем случае являются систематическими. Погрешности уве-
ны.                                                                       личиваются при снижении и увеличении частоты сигнала относительно
      Нестабильность параметров диодов в подобных преобразователях        частоты сигнала, используемого при градуировке вольтметра.
приводит к значительным погрешностям преобразования (3 - 5%). Час-               Для вольтметров устанавливается нормальная область частот
тотный диапазон промышленных образцов составляет 30 Гц - 1 МГц.           Fmin - Fmax, которая выбирается из условия пренебрежимости
      Термопреобразователи имеют квадратичную функцию преобразова-        частотной погрешности δf. Градуировочная частота должна находить-
ния. Термопреобразователь включает в себя подогреватель и термо-          ся в этой области. При выходе частоты сигнала из этой области час-
чувствительный элемент (термопару или терморезистор). Входное на-         тотная погрешность растет и может достигать 15 – 25% и более. Для
пряжение подается на нагреватель. Выделенное при этом тепло преоб-        измерения напряжений гармонических сигналов в паспортах ряда вольт-
разуется в термочувствительном элементе, например в термопаре,            метров переменного тока приводится зависимость дополнительной час-
в термоЭДС, которая пропорциональна квадрату измеряемого напряже-         тотной погрешности от частоты сигнала при превышении последней ве-
ния. Недостатками подобных преобразователей являются малая чувст-         личины Fmax:
                                                                                                            δ f = F( f )


34                                                                                                                                              35