Преобразователь среднеквадратического значения напряжения Советский патент 1990 года по МПК G01R19/02 

ел

v3

а оо оэ ел

Изобретение относится к электроизмерительной технике и можёг быть использовано для измерения среднеквад- ратического значения напряжения.

Цель изобретения - повышение точности преобразования за счет взаимной компенсации погрешностей регуляторов и термопреобразователей.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит соединенные последовательно усилитель 1 и термопреобразователь 2, вычитатель 3, к входам которого подключены выход термопреобразователя 2 и выход термопреобразователя 4, источник 5 опорного напряжения, подключенный к выходу термопреобразователя 4,.усилитель 6 некомпенсации, к выходу которого управляющим входом подключен регулятор 7, вход которого соединен с входом преобразователя, а выход подключен к входу усилителя .

Преобразователь содержит также вычитатель 8, к выходу которого подключен вход усилителя 6 некомпенсации, регулятор 9, вход которого подключен к выходу усилителя 1, усилитель 10, вход которого соединен с выходом регулятора 9, и термопреобразователь 1, соединенные последовательно вычитатель 12, термопреобразователь 13, масштабный преобразователь 14, к выходу которого подкпючен вход термопреобразователя 13, и масштабный преобразователь 15, выход которого соединен с управляющим входом регулятора 9. Тестовый выход регулятора 7 подключен к выходу преобразователя, а его тестовый вход и входы масштабных преобразователей 14 и 15 присоединены к источнику 5 опорного напряжения, выход вычитателя 3 подключен к первому входу вычитателя 8, а второй вход вычитателя 8 присоединен к выходу вычитателя 12, к входам которого подключены выходы термопреобразователей 11 и 13. В качестве масштабных преобразователей 14 и 15 целесообразно использовать пассивные делители напряжения на прецизионных резисторах.

Преобразователь работает следующим образом.

Входное переменное напряжение UBX поступает на вход регулятора 7, затем усиливаотся по мощности усилителем 1, и преобразуется в постоянное напряжение термопреобр.ппватечем 2, кото

0

5

рое поступает на один из входов вычитателя 3, на другой вход которого поступает преобразованное термопреобразователем 4 постоянное напряжение источника 5 опорного напряжения. Одновременно напряжение с выхода усилителя поступает на вход регулятора 9, коэффициент передачи которого задается масштабным преобразователем 15. Далее выходное напряжение регулятора 9 усиливается по мощности усилителем 10 и преобразуется в постоянное напряжение термопреобразователем 11, которое поступает на один из входов вычитателя 12. Одновременно на другой вход вычитателя 12 поступает преобразованное термопреобразователем 13 постоянное напряжение, которое подается на вход последнего через масштабный преобразователь 14 от источника 5 опорного напряжения. Далее разность выходных напряжений термопреобразователей 2 и 4 и 1 и 13с выходов вычитателей 3 и 12 поступает на входы вычитателя 8, с выхода которого разность выходных напряжений вычитателей 3 и 12 поступает на вход усилителя 6 некомпенсации, усиливается им и с его выхода подается на управляющий вход регулятора 7. При этом коэффициент передачи регулятора 7 изменяется до достижения равенства выходных напряжений термопреобразователей 2 и 4 и 11 и 13. Одновременно на тестовый вход регулятора 7 подается постоянное напряжение источника 5 опорного напряжения, а с его тестового выхода выходное напряжение регулятора 7 поступает на выход преобразователя. i

Аналитическое выражение, описывающее работу преобразователя, при коэффициенте передачи усилителя 6 неком- 5 пенсации К, можно представить в виде

й ХртК О + 2 + 2J, ) -й ик К Кр9-К(1 + 2jf7 + 2 У, +

+ Уя + 2L UaK( +ЈЧ .0 + 8).О)

0

5

0

0

5

где К

Р

Р9

К1

-коэффициенты передачи регуляторов 7 и 9 соответственно ;

-коэффициенты передачи усилителей 1 и 10 со- ответс гвенно;

51576865

,(X4, oi I3 - коэффициенты передачи где Ду термопреобразователей 2, 11, 4 и 13 соответственно;

/314 коэффициент передачи - масштабного преобразователя I 4; U0 - напряжение источника 5

опорного напряжения; /f (Го - погрешности коэффициентов передачи регуляторов 7 и 9 соответственно;

- погрешности коэффициентов передачи усилителей 1 и 10 соответственно;ik lfu lf f 19 погРешности коэффици

10

Я У

to

15

-разностная погрешность второго порядк а малости, обусловленная неидентичностью коэффициентов передачи регуляторов 7 и 9 и неидентичностью влияния частоты входного сигнала и температуры на их номинальное значение;

-разностная погрешность второго порядка малости,обусловленная неидентичностью коэффициентов передачи усилителей 1 и 10 и неидентичностью влияния частоты входного сигнала и температуры на их номинальное значение;

+ 2У .2 „2

ентов передачи термо- 20 , Разностные погрешности вто- преобразователей 2, 11,рого порядка малости, об4 и 13 соответственно.условленные неидентичностью коэффициентов передачи термопреобразователей 2 и 254 и термопреобразователей

11 и 13 соответственно, после преобразований (5) с учетом (6), (7), (8) и (9) получим

Принимая коэффициенты передачи термопреобразователей 2, 4, 11 и 13 равными, т.е. tf$ Ын oi, об, из (1) получим

+ 2 У, +ft

ХХо+%«:.

I+44-JV

- ГрХоО + 2у7 + 2у, + уи + 2У9 + .

+ 2Р + J4 +Уч)-(2) 30

При настройке преобразователя изменяют коэффициент передачи масштабного преобразователя 15, что приводит к изменению напряжения на управляющем входе регулятора 9, а следовательно, 35 бой сумму погрешностей второго поряд- и его коэффициента Кпд передачи, и

добиваются выполнения условия -pf

KPV

Также при настройке преобразователя, изменяя коэффициент П передачи масштабного преобразователя 14, добиваются выполнения равенства -&

(Ю)

Анализ последнего выражения показывает, что результирующая погрешность преобразования представляет сока малости, которая при полной идентичности выполнения регуляторов 7 и 9, усилителей 1 и 10, а также термопреобразователей 2, 4 и 11 и 13 соот- 40 ветственно может быть исключена.

Учитывая, что выходное напряжение преобразователя определяется как Uo

U

Во(У

Pl4

(4)

К

1

(И)

45 из (10) и (11) получим, что

-

0

5

-разностная погрешность второго порядк а малости, обусловленная неидентичностью коэффициентов передачи регуляторов 7 и 9 и неидентичностью влияния частоты входного сигнала и температуры на их номинальное значение;

-разностная погрешность второго порядка малости,обусловленная неидентичностью коэффициентов передачи усилителей 1 и 10 и неидентичностью влияния частоты входного сигнала и температуры на их номинальное значение;

ХХо+%«:.

I+44-JV

бой сумму погрешностей второго поряд-

(Ю)

Анализ последнего выражения показывает, что результирующая погрешность преобразования представляет со35 бой сумму погрешностей второго поряд-

ка малости, которая при полной идентичности выполнения регуляторов 7 и 9, усилителей 1 и 10, а также термопреобразователей 2, 4 и 11 и 13 соот- 40 ветственно может быть исключена.

Учитывая, что выходное напряжение преобразователя определяется как Uo

U

Во(У

К

1

(И)

45 из (10) и (11) получим, что

Изобретение относится к электроизмерительной технике и позволяет повысить точность преобразования. Преобразователь содержит усилители 1 и 10, термопреобразователи 2,4 и 11, вычитатели 3 и 8, источник 5 опорного напряжения, усилитель 6 некомпенсации, регулятор 7, масштабный преобразователь 14. Введение регулятора 9, масштабного преобразователя 15, вычитателя 12 и термопреобразователя 13 обеспечивает взаимную компенсацию погрешностей регуляторов 9 и 7 и термопреобразователей 2,4,11 и 13. 1 ил.

С учетом (3) и (4) выражение (2) имеет вид

игвх4к 0 +

+ 2JT, т,1,

2

-Г« - 2Ь- 2N - 2У+- Zfo).(5 Обозначив

2(Уг - ь) йУр; б)

2(У. - Ую « (7)

2(yt - У) &УТ1;(8)

yfj-f« -AJW.О)

U

м2

U

выi nJ uex т.е. выходное напряжение предлагаемого преобразователя, как и известного, Q прямо пропорционально среднеквадра- тическому значению входного переменного напряжения. При этом предлагаемый преобразователь за счет обеспечения возможности взаимной компенсации погрешностей регуляторов 7 и 9, термопреобразователей 2, 4 и 11, 13 при идентичном их выполнении обладает, по сравнению с известным, более высокой точностью преобразования.

5

Формула изобретения

Преобразователь среднеквадратичес кого значения напряжения, содержащий первый регулятор, вход которого подключен к входу, а его тестовый выход к выходу преобразователя, усилитель некомпенсации и источник опорного напряжения, выходы которых подключены соответственно к управляющему и тестовому входам первого регулятора, первый и второй усилители, к выходам которых подключены соответственно первый и второй термопреобразователи а вход первого усилителя соединен с выходом первого регулятора, третий термопреобразователь, вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, первый вьгчитатель первый вход которого подключен к выходу первого термопреобразователя, а выход подсоединен к первому .входу второго вычитателя, выход которого

соединен с входом усилителя некомпенсации, и первый масштабный преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него дополнительно введены второй регулятор, второй масштабный преобразователь, третий вычитатель и четвертый термопреобразователь, причем вход второго регулятора подключен к выходу первого усилителя , его выход соединен с входом второго усилители, выходы второго и четвертого термопреобразователей подключены к входам третьего вычитателя, выход которого соединен с вторым входом второго вычитателя, вход первого и вход второго масштабных преобразователей подключены к источнику опор0 ного напряжения, а их выходы соответственно подключены к входу четвертого термопреобразователя и управляющему входу второго регулятора.