Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное Советский патент 1988 года по МПК G01R19/03 

со о ел

00

со

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в точных аналоговых и цифровых вольтметрах, предназначенных для определения эффективного значения переменного напряжения произвольной формы в широком диапазоне частот.

Цель изобретения - повышение точ13

5832

датчик 4 и резистивный элемент 6 прикладывается к инвертирующему входу дифференциального усилителя 7. В идеальном случае, когда оба термоэлектрических преобразователя 1 и 2 в совокупности с датчиками 3 и 4, резис- тивными элементами 5 и 6 обладают идентичными квадратичными функциями

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в точных аналоговых цифровых вольтметрах, предназначенных для определения эффективного значения переменного напряжения произвольной формы в широком диапазоне частот. Целью изобретения является повышение точности преобразования переменного напряжения в постоянное. Для достижения этой цели каждый термоэлектрический преобразователь снабжен термочувствительным датчиком, именхцим такую же величину и характер температурного изменения электрического сопротивления (ТКС) постоянному току, что и нагреватель. На чертеже показаны термоэлектрические преобразователи 1 и 2, термочувствительные 3 и 4, входящие в состав преобразователей соответственно, резистивные элементы 5 и 6, дифференциальный усилитель 7. Для достижения необходимой коррекции обязательным является строгое равенство ТКС у нагревателя и датчика каждого термоэлектрического преобразователя в отдельности. 1 ил. i (Л

ности преобразования переменного нап- Q преобразования, коэффициент усиления

ряжения в постоянное.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Измерительный преобразователь (ИП) переменного напряжения в постоянное содержит первый и второй термоэлектрические преобразователи 1 и 2, термочувствительные датчики 3 и 4, входящие в состав термоэлектрических преобразователей 1 и 2, резистивные элементы 5 и 6, дифференциальный усилитель 7. .Первые одноименные выводы термоэлементов и нагревателей термоэлектрических преобразователей 2 и 1 соединены с общим проводом. Второй вывод нагревателя термоэлектрического преобразователя 1 соединен с входной а второй вывод нагревателя термоэлектрического преобразователя 2-е выходной шиной устройства и выходом дифференциального усилителя 7. Второй вывод термоэлемента первого термоэлектрического преобразователя 1 подключен через последовательно соединенные датчик 3 и резистивный элемент 5 к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 7, к инвертирующему входу которого через последовательно соединенные датчик 4 и резистивный элемент 6 подключены второй вывод термоэлемента второго термоэлектрического преобразователя 2.

Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное работает следующим образом.

При подаче исследуемого переменного напряжения на вход устройства на выходе термоэлектрического преобразователя 1 возникает термоЭДС, которая через датчик 3 и резистивный элемент 5 прикладывается к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 7, усиливается и подается на нагреватель термоэлектрического преобразователя 2 и выходную шину устройства. Протекающий по нагревателю термоэлектрического преобразователя 2 ток вызывает возникновение на его выходе компенсирующей термоЭДС, которая через

5

0

5

0

0

дифференциального усилителя 7 К,.. 1 , а также отсутствует дрейф нуля на его выходе, на выходе ИП устанавливается постоянное напряжение, величина которого равна среднеквадратичному значению поданного на входную шину переменного напряжения. Однако вследствие различного температурного изменения сопротивлений соответствующих нагревателей функции преобразования термоэлектрических преобразователей 1 и 2 могут существенно отличаться. При этом термочувствительньй датчик и нагреватель каждого из термоэлектрических преобразователей имеют равные как по величине, так и по характеру зависимости от температуры коэффициенты сопротивления. При равных по величине и положительных температурных коэффициентах сопротивления датчика 4 и нагревателя термоэлектрического преобразователя 1, а также датчика 3 и нагревателя термоэлектрического преобразователя 2 при увеличении температуры на нагревателе термоэлектрического преобразователя 1 электрическое сопротивление постоянному току нагревателя и датчика 4 возрастает. Увеличение сопротивления нагревателя приводит к уменьшению величины термоЭДС на выходе термоэлектрического преобразователя 1 относительно того истинного значения, которое соответствует среднеквадратичному уровню данного входного переменного напряжения при идеальной функции преобразования. Это приводит к отклонению от линейности функции преобразования ИП и возникновению погрешности преобразования. Однако увеличение сопротивления датчика 4, включенного в выходную цепь термозлектрического преобразователя 2 последовательно с его термоэлементом, приводит к снижению ве- 5 личины компенсирующей термоЭДС, подаваемой на инвертирующий вход дифференциального усилителя 7, что вызывает увеличение напряжения на его выходе. При достижении равенства ве5

5

0

личин термоЭДС термоэлектрических преобразователей 1 и 2 на соответствующих входах дифференциального ури- лителя 7 погрешность преобразования от температурного изменения сопротивления нагревателя полностью компенсируется и напряжение на выходной шине устройства соответствует среднеквадратичному уровню переменного напряжения на его входной яине. Аналогичный процесс происходит в схеме с участием датчика 3 при компенсации погрешности, вызванной температурным изменением сопротивления нагревателя термоэлектрического преобразователя 2. Резистивные элементы 5 и 6 предназначены для предварительной идентификации параметров преобразования термоэлектрических преобразователей 1 и 2, при этом датчики 3 и 4 могут включаться с указанными элементами как последовательно так и параллельно. В случае, когда термоэлектрические преобразователи 1 и 2 в совокупности с датчиками 3 и 4 имеют идентичные начальные параметры преобразования, резистивные элементы 5 и 6 целесообразно из схемы устройства исключить. Отметим, что применительно к данному ИП нагреватели обоих термоэлектрических преобразователей 1 и 2 могут отличаться по абсолютному значению и знаку температурного коэффициента сопротивления, а также по виду его зависимости от температуры. Для достижения необходимой коррекции обязательным является только строгое равенство указанных параметров у нагревателя и датчика каждого термоэлектрического преобразователя в отдельности, что обеспечивается конструкцией и технологией их изготовления.

5

0

5

0

Формула изобретения

Измерительный преобразователь переменного напряжения в постоянное, содержащий дифференциальный усилитель и два термоэлектрических преобразователя, первые одноименные выводы термоэлементов и нагревателей которых соединены с общим проводом, второй вывод нагревателя первого термоэлектрического преобразователя соединен с входной шиной устройства, а второй вывод нагревателя второго термоэлек- тричех1кого преобразователя соединен с выходной шиной устройства и выходом дифференциального усилителя, к инвертирующему и неинвертирующему входам которого подключены первыми выводами первый и второй резистивные элементы, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности преобразования переменного напряжения в постоянное, каждый термоэлектрический преоб5 разователь снабжен термочувствительным датчиком, имеющим ту же величину и характер температурного изменения электрического сопротивления постоянному току, что и нагреватель, причем термочувствительный датчик первого термоэлектрического преобразователя подключен своими выводами к второму выводу термоэлемента второго термоэлектрического преобразователя

5 и второму выводу первого резистивного элемента, а термочувствительный датчик второго термоэлектрического преобразователя подключен своими выводами к второму выводу термоэлемента первого термоэлектрического преобразователя и второму выводу второго резистивного элемента.

0

0