Измерительный преобразователь Советский патент 1983 года по МПК G01R19/22 

iNd

i Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в преобразователях переменного напряжения в постоянное по уро ню среднеквадратического значения. Известен измерительный преобразо тель, содержащий переключатели, основной и дополнительный усилители, детекторы, запоминающие ячейки, ре гистрирующий прибор, последовате;н н подключенные к выходу основного детектора усилитель и управляемый делитель , а также релейный нуль-орган и презиционный делитель постоянного тока, причем выход последнего, вклю ченный встречно с дополнительным де тектором, подсоединен через релейный нуль-орган, переключатель и запоминающую ячейку к управляющему входу управляемого делителя, выход которого через переключатель и запо минаювдую ячейку соединен с зегистрирующим прибором ClJ. Это устройство характеризуется недостаточной точностью, тадс как выходной сигнал является функцией входного сигнала и коэффициентов передачи основного и дополнительног усилителя, которые изменяются во вр мени. Наиболее близким по технической сущности к изо,бретению является измерительный преобразователь, содержащий первый и второй измерительные каналы, каждый из которых состо ит из последовательно соединенных усилителя с двумя измерительными и одним управляющим входом, квадратич ного детектора и блока линеаризации входной блок, к выходу которого под ключены первыми измерительными входами оба усилителя, первый делитель напряжения, подсоединенный между выходом усилителя первого канала и вторым измерительным входом усилите ля второго канала, второй делитель напряжения, подключенный между выходом второго канала и вторым измеptiтельным входом усилителя первого канала и вычислительный блок, подсоединенный двумя входами к выходам первого и второго каналов, а управляющим выходом подключенной к управляющим входам усилителей обоих каналов Г 2 Т. Это устройство также характеризуе ся недостаточной точностью, особенно при входных сигналах, сравнимых с уровнем шума входного устройства. Это происходит из-за того, что на входы обоих измерительных каналов поступает сигнал, являющийся суммой входного сигнала, и шума входных цепей преобразователя, а его выходной сигнал является функцией этого сумма ного сигнала. Целью изобретения является повышение точности преобразования путем компенсации шума его входных цепей. Поставленная цель .достигается тем, что в измерительный преобразователь, содержащий первый и второй измерительНЕле каналы, каждый из которых состоит из соединенных последовательно усилителя, квадратичного детектора и блока линеаризации, входной блок, выход которого соединен с первыми входами усилителей обоих каналов, первый делитель напряжения, включенный между выходом первого усилителя ,и вторым входом второго усилителя, второй делитель напряжения, подключенный входом к выходу блока линеаризации второго канала и вычислительный блок, входы которого соединены свыходами блоков линеаризации обоих каналов, а управляющий выход - с управляквдими входами усилителей обоих каналов, дополнительно введены соединенные последовательно источник опорного напряжения и ключ, выход которого соединен с входом блока линеаризации второго канала, управляющий вход - с управляющим выходом вычислительного блока, а выход второго делителя напряжения соединен со вторым входом первого усилителя. На чертеже представлена блок-схема измерительного преобразователя. Преобразователь содержит входную шину 1, соединенную с входом входного блока 2, измерительный канал 3, состоящий из соединенных последовательно усилителя 4, квадратичного детектора 5 и блока б линеаризации, измерительный канал 7, состоящий из соединенных последовательно усилителя 8, квадратично- . го детектора 9 и блока 10 линеаризации, делитель11 напряжения, подключенный к выходу усилителя 4, делитель 12 напряжения, подключенный к выходу блока 10 линеаризации, и вычислительный блок 13, входы которого соединены с выходами блоков 6 и 10 линеаризации, а управляющий выход соединен с управляющим входом ключа 14, включенного между источником 15 опорного напряжения и входом блока 10 линеаризации, и управляквдими входами усилителей 4 и 8, первые входы которых соединены с выходом входного блока 2, второй вхрд усилителя 4 соединен с выходом делителя 12 напряжения, второй вход усилителя 8 соединен с выходом делителя 11 напряжения, а информационный выход вычислительного блока 13 - с выходной шиной 16. Устройство работает в два такта, Режим работы задается вычислительным блоком 13..В первом такте на

управляющем выходе вычисгштельного блока 13 формируется напряжение определенной полярности, которое открывает усилитель 4 только по первому измерительному входу,, усилитель 8 - только.по второму измерительному входу, а ключ 14 запирается. При этом входное напряжени .устройства с шины 1 проходит входной блок 2, усиливается усилителем преобразуется квадратным детектором 5 и блоком 6 линеаризации в напряжение постоянного тока Uj, пропорциональное среднеквадратическому значению напряжения на выходе усилителя 4 и с выхода канала 3 напряжение постоянного тока Uj поступает на первый вход вычислительного блока 13. Одновременно Нсшряжение с выхода усилителя 4 ослабляется делителем 11 и затем снова усиливается и преобразуется в напряжение постоянного тока и с помощью усилителя 8, детектора 9 и блока линеаризации 10. Напряжение Uj с выхода канала 7 поступает на второй вход блока 13. Блок 13 вычисляет первый

корректирующий коэффициент L.

Ч UT

в первом такте ключ 14 заперт и напряжение источника 15 не поступает на вход блока линеаризации 10.

Во втором такте на управляющем выходе вычислительного блока 13 формируется напряжение обратной полярности. При этом усилитель 4 открывается только по второму входу, усилитель 8 - только по первому входу, а ключ 14 открывается. Напряжение с выхода входного блока 2 усиливается усилителем Ъ, преобразуется квадратичным детектором 9, затем напряя ёние постоянного тока на выходе детектора 9 складывается с напряисением постоянного тока обраного знака, поступающего от источника 15 через открытый ключ 14, разностное напряжение преобразуется блоком линеариз ации 10 и с выход блока 10 напряжение постоянного тока и поступает на второй вход вычислительного блока 13. Одновременно напряжение с выхода канала 7 ослабляется делителем напряжения 12, подается на второй измерительный вход усилителя 4 и усиливается. Напряжение с выхода усилителя 4 преобразуется детектором 5 и блоком б и с выхода канала 3 напряжение по.стоянного тока Од поступает на первый вход вычислительного блока 1 Блок 13 вычисляет второй корректирующий коэффициент L . После этого вычислительный блок определяет выходное напряжение как величину

,.

В устройстве коэффициент усиления усилителя 4 по второму измерительному входу равен 1, коэффициенты усиления усилителя 8 по первому ивторому измерительному входам равны между собой, а передаточная характеристика блоков линеаризации б и 10 имеет корнеизвлеканвдий характер.

Если на вход устройства подано

0 напряжение со среднеквадратическим значением Ug, то на выходе выз одного блока 2 будет напряжение U

:Ux--k,Vu|;rn, (1)

5

где К - коэффициент передачи входного блока 2;

и - среднеквадратическое значение приведенного ко входу внутреннего шума входных, цепей.

0 В первом такте напряжение Uj равно

U -K V05-lCa«f4VK «6VU|:rti, (2)

где К - коэффициент усиления усилителя 4 по первому входу; Кр - коэффициент передачи детектора 5;

Kg - коэффициент передачи блока 6;

Uy - напряжение на выходе детектора 5, а напряжение U равно

; .К4К 8 1 10P-i- , .(3)

где Kg - коэффициент передачи усилителя 8;

К - коэффициент передачи бло. ° ка 10;

К - коэффициент передачи детектора 9;

р, - коэффициент передачи дели -ff теля 11.

Из (2) и (3) следует, что

I -

(4)

налогично определяем во втором такте напряжение U, которое равно

uV- fcl iiinrjUT, (5) где - коэффициент передачи делителя 12, и напряжение Vj, равное

)e1i,

б)

причем выкодное напряжение источника 15 опорного напряжения выбираем равным п . пряжение U для конкретного уст- ройства является достаточно стабильной величиной. Из (5) и ,(б) име; ем

I - KbVK, (7) I10121 следовательно, выходноб напря-, жение преобразователя, определяемое как величина N , 1 i равно N V л 5 . т.е. оно не зависит от коэффициентов передачи всех блоков, входящих в каналы 3 и 7, ,в, что очень важно, вы(ходная величина не зависит от. значения шумов входного блока 2. При наличии во входном блоке ступенчато переключаемого аттеню51агора, аналогичный.синхронно переключаемый аттен)оатор необходимо включить на вьЬсоде источника 15 опорного напряжения. Введение дополнительных источника и ключа в измерительный преобразователь позволяют повысить точность устройства, а при входных сигналах, соизмеримых с величиной внутренних шумов входного блока, точность-преобразования возрастает по крайней мере на порядок

. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий первый и второй измерительные каналы, каждый из которых состоит из соединенных последоБательно усилителя, квадратичного детектора и блока линеаризации, входной блок, выход которого соединен с первыми входами усилителей обоих каналов, первыйделитель напряжения, включенный между выходом первого усилителя и вторьм входом второго усилителя, второй делитель напряжения. подключенный входом к выходу блока линеаризации второго канала, и числительный блок, входы которого соединены с выходами блоков лйнеаризацид обоих каналов, а управляющий выход - с управляющими входами усилителей обоих каналов, отличающийся тем, что,С целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введены соединенные последовательно источник опорного напряжения и ключ, выхоД которого соединен с входом блока линеаризации второго канала, управлякяций вход - с управляюцим выходом вычислительного блока, а выход второСП го делителя напряжения соединен со вторым входом первого усилителя.