Преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное Советский патент 1981 года по МПК G01R19/24 

Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для измерения .напряжения высокочастотного сигнала. Известно устройство, содержащее два термопреобразователя и усилитель, выход которого соединен с шиной выход ного сигнала, а вход соединен через резисторы с термопреобразователями, нагреватели которых подключены соотве ственно к шине входного сигнала и в цепь обратной связи усилителя J. Недостатком этого устройства является его узкий частотный диапазон. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее два тер мопреобразователя и усилитель, выход которого соединен с шиной выходного сигнала, а вход соединен через соединенные встречно-последовательно термопары первого и В1орого термопреобра эователей с общей шиной, первый вывод нагревателя второго термопреобразователя соединен с общей шиной , а второй через первый резистор соединен с шиной входного сигнала и через второй резистор соединен с выходом суммирующего усилителя, первый вывод нагревателя первого термопреобразователя соединен с общей шиной, а второй соединен с первым выводом третьего резистора и через четвертый резистор соединен с входом суммирующего |усилителя 2. Недостатком этого устройства является его узкий частотный диапазон. Цель изобретения - расширение частотного диапазона. Поставленная цель достигается что в преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения Б постоянное, содержащий два термопреобразователя и усилитель, выход которого соединен с шиной выходна го сигнала, а вход соединен через соединенные встречно-последовательно термопары первого и второго термопре 38образователей с общей шиной, первый вывод нагревателя второго термопреобразователя соединен с общей пгиной, а второй через первый резистор соединен с шиной входного сигнала и через второй резистор - с выходом суммирующего усилителя, первый вывод нагревателя первого преобразователя соединен с об щей щиной, а второй соединен с первым выводом третьего резистора и через четвертый резистор соединен с входом суммирующего усипителя, введены пороговый элемент, коммутатор, генератор переменного тока, формирователь и управляемый делитель напряжения, причем вход порогового элемента и первый вход коммутатора соединены с шиной входного сигнала, второй вход коммута тора соединен с выходом порогового элемента, третий - с выходом генератора переменного тока, а выход через формирователь соединен с неинвертирующим входом суммирующего усилителя и со входом управляемого делителя, выход которого соединен с инвертирующим входом суммирующего усилителя и со вторым выводом третьего-резистора, управляющий вход управляемого делителя напряжения соединен с выходом усилителя. На чертеже представлена схема преобразователя среднеквадратического зна чения переменного напряжения в постоянное . Преобразователь среднеквадратического -значения переменного напряжения и постоянное содержит термопреобразов тели (ТП) 1 и 2, усилитель 3, резисто ры 4-7, пороговый элемент 8, коммутатор 9, генератор 10 переменного тока формирователь 11, суммирующий усилитель 12, управляемый делитель 13 напр жения , причем выход усилителя 3 соеди нен с шиной 14 выходного сигна та и с управляющим входом делителя 13, вход усилителя 3 соединен через включенные встречно-последовательно термопары 11 и 1-2 ТП 1 и 2 с общей шиной, первый вывод нагревателя 2-2 ТП 2 соединен с общей шиной, а второй через резистор 4 соединен с шиной 15 входного сигнапа, со входом элемента 8 и с пер вым входом коммутатора 9, а через резистор 5 соединен с выходом усилителя 12, первый вывод нагревателя 2-1 ТП 1 соединен с общей аиной, а второ

соединен через резистор 6 с выходом усилителя 12, а через резистор 7 соединен с вычитающим входом усилителя

термопары ТП 2.

Нагрев термопары 1-1 не изменяется, так как при нагреве термопары выходным 7. 12 и с выходом делителя 13, вход которого соединен с суммирующим входом усилителя 12 и через формирователь 11 соединен с выходом коммутатора 9, второй вход которого соединен с выходом элемента 8, а третий - с выходом генератора 10. Преобразователь среднеквадратического значения переменного напряжения в постоянное работает следующим образом. В момент, когда на щине 15 измеряемый сигнал Uj(t) О, переменное напряжение с выхода генератора 10 поступает на третий вход коммутатора 9, а с его выхода через формирователь 12на суммирующий вход усилителя 12, с выхода которого усиленное переменное напряжение в виде прямоугольных двух полярных импульсов со стабилизированными уровнями поступает на нагреватели 2- J и 2-2, ТП 1 и ТП 2, что приводит к первоначальному подогреву этих нагревателей и выводу ТП 1 и ТП 2 на рабочий участок вольт-амперной характеристики. В этот момент напряжение на щине J4 равно нулю, т. е. U 0. При поступлении на шину 15 преобразуемого сигнала Uj((t) происходит отключение от коммутатора 9 входа генератора 10. Тогда на вход формирователя 11 через коммутатор 9 поступает часть измеряемого сигнала Uj(t) , с выхода которого двухполярные импульсы, частота которых соответствует частоте входного сигнала Uv(t), а их амплитуда - -первоначальной амплитуде генератора 10, разогревают нагревате2-1 и 2-2. Входной сигнал через ли резистор 4 поступает также на вход нагревателя 2-2 ТП 2 и увеличивает нагрев его термопары 1-2. Разность ЭДС термопар -1-2 и 1т1 усиливается усилителем 3 и с его выхода поступает на управляющий вход делителя 13 напряжения, на сигнальный вход которого поступает выходное напряжение формирователя 11. Амплитуда выходных импульсов делителя 13 равна выходному напряжению и усилителя 3. Выходное напряжение делителя 13 поступает на вычитающий вход усилителя 3 и через резистор 7 на вход нагревателя 2-1 ТП 1. Амплитуда выходных импульсов усилителя 3 уменьшается, что приводит к уменьшению нагрева

напряжением делителя 13 через резисто 7 одновременно уменьшается выходное напряжение усилителя 12.

Выходное напряжение усилителя 3 изменяется до величины, при которой нагрев термопары 1-2 равен первоначальному нагреву.

Следовательно, выходное напряжение и усилителя 3 равно среднеквадратическому значению переменного входного напряжения U(t).

В связи с тем, что на нагреватели 2-2 и 2-1 ТП 1 и ТП 2 поступает переменное напряжение одинаковой частоты, компенсируется влияние паразитных реактивностей термопреобразователей ТП 1 и ТП 2 и повышается точность преобразователя в широком диапазоне частот, что приводит к расширению частотного диапазона,

Формула изобретения

Преобразователь среднеквадратичес- 25 кого значения переменного напряжения в постоянное, содержащий два термопреобразователя и усилитель, выход которого соединен с шиной выходного сигнала, а вход соединен через соединен- зо ные встречно-последовательно термопары первого и второго термопреобразователей с общей шиной, первый вывод нагревателя второго термопреобразователя соединен с общей шиной, а второй jj через первый резистор соединен с шиной входного сигнала и через второй

резистор - с выходом .суммирующего i усилителя, первый вывод нагревателя первого термопреобразователя соединен с общей шиной, а второй соединен с первым выводом третьего резистора и через четвертый резистор соединен с входом суммирующего усилителя, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в него введены пороговый элемент, коммутатор, генератор переменного тока, формирователь и управляемый делитель напряжения, причем вход .порогового элемента и первый вход коммутатора соединены с шиной входного сигнала, второй вход коммутатора сое динен с выходом порогового элемента, третий - с выходом генератора переменного тока, а выход через формирователь соединен с неинвертирующим входом суммирующего усилителя и со входом управляемого делителя, :.выход которого соединен с инвертируюпдам входом суммирующего усилителя и со вторым выводом третьего резистора, управляющий вход управляемого делителя напряжения соединен с выходом усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Волгин Л. Н, Линейные электрические преобразователи.для измерительных приборов и систем М., Сове гское радио, 1971, с. 179, рис, 3.24.

2.Патент Великобритании № 1138932 кл. G 1 V, .01.01.69.