Способ преобразования переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения Советский патент 1984 года по МПК G01R19/22 

(/X

/г

СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ ПО УРОВНЮ СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ, основанный на возведении в квгщрат пре.образуемого и компенсирующего напряжений, вьщелении разности полученных квадратов и изменении величины компенсирующего напряжения до снижения указанной разности ниже згшанного значения, близкого к нулевому, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона преобразования, параметры квадратирования устанавливают от текущей амплитуды преобразуемого напряжения, причем величины нгшряжений, образующихся в результате квадратирования, изменяют обратно пропорционально значению упомянутой § г1Мплитуды.

Но Изобретение относится к электрическим измерениям и предназначено для использования при построении аналоговых и цифровых вольтметров с улучшенными метрологическими характеристиками. Известен способ преобразования переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического зйа чения, предусматривающий промежу- оч ное преобразование контролируемого и компенсирующего напряжений в термоЭДС и сведение их разности к нулю Il}. В таком способе отсутствует возможность воздействия на параметры квадратирования, что в конечном счё те обуславливает значительные погре ности и весьма узкий динамический диапазон преобразования. Наиболее близким техническим решениём к изобретению является способ преобразования переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения, заключающийся в возведении в квадрат преобразуемого и компенсирующего напряжений с помощью несущего сигнала треугольной формы, вьаделении разностиполученных квадратов менении величины компенсирующего напряжения до снижения указанной раэ ности ниже задг.анного значения, близкого к нулевому 2. В отмеченнсэм способе имеется прин ципиальная возможность управления па раметрами квадратирования. Тем не менее при практическом осуществлении известного способа относительная погрешность преобразования растет пропорционально квадрату преобразуемого напряжения, а динамический диапазон вновь оказывается узким из-за непостоянства чувствительности на разных его участках. Целью изобретения является повышение точности и расширение динамического преобразования. Поставленная цель достигается тем что согласно способу преобразования переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического зна чения, основанном на возведении в квадрат преобразуемого и компенсирующего напряжений, выделении разностн полученных квадратов и изменении неличины компенсирующего напряжения до снижения указанной разности ниже заданного значения, близ кого к нулевому, параметры квадратирования устанавливают зависимыми от текущей амплитуды преобразуемого на пряжения, причем величины напряжений образующихся в результате квешратирования изменяют обратно пропорционально значению упомянутой амплитуд На чертеже представлена общая структура устройства для регшйздции предлагаемого способа преобразования переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения. Входными узлами являются квадраторы 1 и 2, входы которых подключены к шинам подачи соответственно преобразуемого DX и компенсирующего U напряжений. Выходным служит блок 3 вычитания, входы которого соединены с выходами квадраторов 1 и 2. Блок 3 вычитания выполняет одновременно и функции фильтрации и усиления. Управляющие входы квадраторов 1 и 2 подключены к выходу амплитудного преобразователя 4, вход которого соединен с шиной подачи напряжения и . При осуществлении предлагаемого способа на входы квадраторов 1 и 2 поступают преобразуемое Уу и компенсирующее Ug напряжения. Компенсирующее напряжение U регулируют до тех пор, пока среднее значение разности выходных напряжений квадраторов 1 и 2 не станет равным нулю, что соответствует нулевому уровню напряжения на выходе блока 3 вычитания. . .. Одновременно постоянным напряжением с выхода амплитудного преобразователя 4 регулируют параметры К и К« (например, коэффициенты передачи) квадраторов 1 и 2, обеспечивая зависимость их от амплитуды преобразуемого напряжения Uj( «ч-о: хтах - хт«х Из описанного алгоритма работы следует 1( где Т - время усреднения; Т Т/ и Т T{j(T и TO - периоды напряжений и и UQ ) . Из (2) можно получить 21 - - -о где Uj( и и„ - среднеквадратические значения преобразуемого и компенсирующего напряжений. При выборе (JQ постоянным или симметричньм прямоугольно-импу/9 снЕЛ( обеспечивается линейное преобразование среднеквадратического значения Uy в постоянное напряжение UQ. В конечный результат, как видно из вяражения (3), не входит амплитуда и„ преобразуемого напряжения, поэтомр операция преобразования амплитуды Цтс1Х постоянное управляющее напряжение не приводит к появлению дополнительных погреишостей. В блоке 3 вычитания в качестве фильтрующего злемента используются, как правило, операционные усилители

с частотнозависимыми цепями обратных связей, с нестабильным смещением нуля и входного тока. Кроме.того, на выходах квадраторов 1 и 2 может амефь место постоянное смещение, не зависящее от величины преобразуемого напряжения U Эти явления обуславливают, определенную погрешность преобра ования.

Обозначим нестабильность (вследствие временного, температурного дрейфа) напряжения, приведенного к входу фильтрующего элемента через Од.Погрешность, вызываемая определяется как

т 1 V (4) АР I , уг

При реализации известного способа (2 ) коэффициент К постоянен, поэтому д быстро растет с уменьшением Ujf. в предлагаемся способе с учетсм выргмсения (1) для Kj имеем

5- 21

(5)

1Г

Обозначая коэффициент амплитуды через К д. , выражение (5) можно привести к виду

АР 2

(6)

Uv

Следовательно в данном случае погрешность 21 дд изменяется пропорционально первой степени Uy, что предопределяет ее малость и более широкий динамический диапазон преобразования.

Предлагаете: способ характеризуЭтся универсальностью, поскольку рперацию квадратирования можно производить квадраторгши любого типа ,с доступной регулировкой параметров кьадратирования.