действия влияющих величин и с течением времени. [В общем слу чае AUi=F(Ux), U2=F(Uo)]. Тогда

U=k{U,-U2) ==k[c{Ux-Uo) +AUy-AU2],

где k - коэффициент усиления ОУ.

После преобразований, полагая fel и (A(/i-Af72)/t/i«d получим

+6 +

1 -n 2n2

1 J J

(2.4)

где 6={AUi-diUz)!{nUi) характеризует составляющую относительной погрешности результата измерения за счет погрешностей AUi и At/2. На входе ОУ напряжение Uq запоминается запоминающим устройством ВУ.

- Во время второго такта (оба переключателя находятся в положении 2) преобразователи П1 и П2 меняются местами. В результате измеряемое напряжение Ux поступает на вход преобразователя П2, а напряжение Uo - на вход преобразователя 171.

При перестановке преобразователей П1 и П2 считаем, что их абсолютные погрешности не изменяются, так как UxFJ, т. е. напряжение на их входах в первом приближении сохраняет свое значение. Тогда

= cU + АС/,; [ = сУ/ + Д1/„

где Ui и и -соответственно напряжения на выходе преобразователей П1 и П2 во втором такте.

Напряжение С/о на выходе ОУ во время второго такта определим путем аналогичных вычислений:

U,-=k{U.-U)U,

nkU j

Напряжения С/о и С суммируются в вычислительном устройстве. Результат измерения

Учитывая, что С/(,/иШ<С Ь получаем

V nkU, j

С7„=2(;, 1

I-и,

nkU,

Сопоставив полученное выражение с (2.4), нетрудно убедиться что при п~2 влияние относительных погрешностей преобразователей П1 и П2 на результат измерения уменьшается приблизительно в 2и7(и-1)б=8/б раз.

Схемы, реализующие метод взаимозамещающей коммутации, проще схем, реализующих метод последовательно-параллельной 60

оммутации, потому что в них не предъявляется специальных требований к виду характеристик вспомогательных ПСЗН {П1 и П2).

Недостатком схемы, показанной на рис. 2.7,а, является зависимость результатов измерения от частотной погрешности вспомогательных ПСЗН (рис. 2.7,6) и наличие двух тактов измерения, сни-}кающих быстродействие преобразователя. Последний недостаток можно устранить, переходя от разновременного к периодическому взаимозамещению преобразователей [58].

В основу схемы, данной иа рис. 2.7,6, пололена схема 2 (см. табл. 1.1) с термопреобразователями ТП1 и ТП2 в качестве умно-дателей. Термопреобразователи ТП1 и ТП2 периодически с частотой Q меняются местами, причем Q выбирается значительно ниже,, чем нижняя граница частотного диапазона преобразователя. Огибающая выходного напряжения с частотой коммутации Q, обусловленная неидентичностью характеристик термопреобразователей, выделяется конденсатором С, вьгарямляется синхронным детектором СД и после фильтрации фильтром низкой частоты ФНЧ используется для устранения влияния неидентичности характеристик термопреобразователей, изменяя управляемое сопротивление R, шунтирующее подогреватель ТП2.

2.5. Метод образцовых сигналов

Известны две разновидности метода образцовых сигналов - это метод образцовых сигналов со стабилизацией и без стабилизации измеряемого напряжения.

Рассмотрим метод образцовых сигналов со стабилизацией измеряемого напряжения. Стабилизацию измеряемого напряжения по его СЗ можно осуществлять как на входе, так и на выходе умножителей (квадраторов) ПСЗН. Для того чтобы оценить характерные особенности этого метода, рассмотрим схему (рис. 2.8), состоящую из последовательно соединенных масштабного преобразователя МП с регулируемым коэффициентом передачи Км, умножителя Ум, оба входа которого присоединены к МП и ФНЧ. Пусть на вход МП подано напряжение Ux, а напряжение на выходе фильтра

ио=кукф{кихУ,

где ky - коэффициент пропорциональности между -напряжением на выходе умножителя и напряжением на его входе; кф - коэффициент передачи фильтра.

Если, регулируя коэффициент передачи км, поддерживать напряжение Uo постоянным, то при постоянных значениях коэффициентов ку и величина 1/„ будет прямо пропорциональна измеряемому напряжению. Не останавливаясь пока на способах изменения величины 1/км, отметим, что если в качестве умножителя Использовать электротепловой преобразователь, то он будет работать в одной точке характеристики. Чувствительность и погреш-

Рис. 2.8. Схема ПСЗН с регулируемым коэффициентом передачи масштабного преобразователя

НОСТЬ преобразователя в этой точке могут быть выбраны оптимальными.

Недостаток метода стабилизации СЗН на выходе умножителя заклк>чается в зависимости результата измерения от коэффициентов ky и кф, т. е. от стабильности характеристик умножителя и фильтра. Этот недостаток в значительной мере устраняется при стабилизации СЗН на входе умножителя.

Пусть СЗН на входе умножителя поддерживается постоянным й равнымС/о. Тогда согласно рис. 2.8 йм/ж= С/о и будет

прямо пропорциональна измеряемому напряжению независимо от вида и стабильности характеристик умножителя и фильтра. Однако в реальных схемах, как правило, удается стабилизировать СЗН на входе умножителя только в ограниченном диапазоне частот, зависящем от частотной характеристики умножителя. Таким образом, влияние частотной погрешности умножителя на результат измерения не устраняется.

Реализация метода стабилизации СЗН на входе умножителя сравнительно сложна, требует применения двухтактных схем с разновременным вводом входных сигналов.

Рассмотрим некоторые применения метода образцовых сигналов со стабилизацией измеряемого напряжения. Схемы, в которых стабилизировано СЗН на выходе умножителей, приведены в табл. 1.1 (схемы 7, 8, 9, 19). Схема 9 использована, например, в вольтметрах фирм John Fluke (США) и Takeda Riken (Япония).

Интересный метод изменения коэффициента передачи масштабного преобразователя применен в вольтметре TR-6047 фирмы Takeda Riken, схема которого изображена на рис. 2.9.

В течение первого такта (ключи S1 я S2 в положении /) измеряемое напряжение Ux усиливается усилителем У1 и управляет ЭДС термопреобразователя TI. Последняя сравнивается с ЭДС термопреобразователя Т2, который питается от источника стабильного постоянного напряжения С/о. Разность ЭДС термопреобразователей усиливается УНТ У2 и через ЗУ регулирует яркость свечения лампы накаливания Л. Лампа управляет фоторезистором R2, включенным в цепь отрицательной обратной связи усилителя У1.

При коэффициентах усиления усилителей У1 и У2 значительно больше единицы выходное напряжение Ui усилителя У! поддер-62