RI I-1

Рис. 2.9. Схема вольтметра со стабилизацией СЗН на входе умножителя

5кивается практически постоянным, близким к Uq, в то же время Следовательно,

R2=UoRi/Ux.

Запоминающее устройство представляет собой интегратор, подключенный через высокоомное сопротивление к выходу усилителя У2. Кроме функции ЗУ, интегратор обеспечивает устойчивую работу преобразователя в течение первого такта и подавляет пульсации напряжения на выходе термопреобразователя Т1 при измерении СЗН низкой частоты.

В течение второго такта (ключи S1 я S2 в положении 2) интегратор отключается от усилителя У2, напряжение на его выходе сохраняется неизменным, обеспечивая постоянство рапряжения питания лампы накаливания. Следовательно, сопротивление резистора R2 также сохраняется постоянным. Из рис. 2.9 видно, что выходное напряжение

С/вых= WR3lR2= WRzUxl {UoRi),

где t/o- напряжение вспомогательного источника постоянного напряжения; Rs, - сопротивление, включенное в цепь ООС усилителя УЗ. Обычно Uo=Uo, R3=Ri-

Преобразователь TR-6047 рассчитан на диапазон изменения входных напряжений от 0,5 до 500 В, предел допускаемой основной погрешности не превышает 0,2 % в диапазоне частот от 30 Гц до 20 кГц, время измерения 5 с.

Вольтметр, в котором измеряемое напряжение стабилизировано по уровню СЗ на входе умножителя, разработан в Институте автоматики и электрометрии СО АН СССР [59]. Упрощенная схема преобразователя приведена на рис. 2.10. Процесс измерения состоит из двух тактов.

Во время первого такта (ключи S1 и S3 замкнуты, S2 и S4 разомкнуты) на вход умножителя Ум, работающего в режиме

Рис. 2.10. Схема преобразователя СЗН в изменение коэффициента передачи масштабного преобразователя

квадратора, подается образцовое напряжение С/о и выходное напряжение умножителя запоминается в ЗУ.

Во время второго такта (ключи S1 и S3 разомкнуты, S2 и S4 замкнуты) вход умножителя присоединяется к выходу масштабного преобразователя МП с регулируемым коэффициентом передачи ku. Выходное напряжение умножителя поступает на вход СУ и сравнивается с напряжением на ЗУ. При неравенстве этих напряжений выходной сигнал СУ регулирует значение до тех пор, пока разность между СЗН С/о и Ux не станет близкой к нулю. Отсюда

\/KUx/Uo.

Известны различные способы измерения величины \jku [3]. Способ, использованный в рассматриваемом случае, основан на применении вспомогательного масштабного преобразователя МП1, коэффициент передачи которого къ автоматически поддерживается пропорциональным измеряемому напряжению Ux. Для этого вспомогательный и основной МП включаются последовательно (на рис. 2.10 не показано). Общий коэффициент передачи обоих МП k=kji. Поддерживая автоматически fe=const, получают kB-klkM=kUx/Uo. Измерение коэффициента k, пропорционального напряжению С/ж, не вызывает затруднений. (Следует отметить, что данный способ измерения величины 1/км более сложен, чем способы, примененные в вольтметрах фирм John Fluke (§ 1.5) и Takeda Riken.

Рассмотренный цифровой вольтметр имеет следующие характеристики: диапазон измеряемых напряжений 100 мкВ-ЗООВ; предел допускаемой основной погрешности в диапазоне частот 45 Гц- 200 кГц составляет +0,1 %. от показаний прибора плюс 0,02 % от предела измерения; время измерения 1 с.

Рассмотрим метод образцовых сигналов без стабилизации измеряемого напряжения [58].

Пусть идеализированная характеристика ПСЗН (прямая 1 рис. 2.11) описывается уравнением

.Y=koX, . . (2.5)

рде Y - сигнал на выходе преобразователя; ко - коэффициент передачи идеализированного преобразователя; X - сигнал на входе преобразователя.

Характеристика реального

ПСЗН (прямая 2) в общем случае имеет вид

Уу=коХ(1-\-Ак/ко) (1 +АХ/Х),

где Yp - сигнал на выходе реального преобразователя; Ак и АХ - постоянные, характеризующие со- ,

ответственно абсолютные мультипликативную и аддитивную погрешности преобразователя.

Допустим, что на вход преобразователя подан образцовый сигнал 0 и регулировкой коэффициента передачи МП общий коэффициент передачи ПСЗН при X-Xq сделан равным кок, т. е. при Х-Хо, согласно рис. 2.11, Y=Yo. В результате такой коррекции характеристика преобразователя будет представлять собой прямую 5 (рис. 2.11), уравнение которой имеет вид

Рис. 2.11. Характеристики ПСЗН

Y/=koX{l-\-Aklko) {1+АХ/Х)к„,

(2.6)

где км - корректирующий множитель.

Так как при ="0 имеем Yp = Y, то, приравняв правые части уравнений (2.5) и (2.6), получим

км= 1/[(1 + Afe/feo) {1+АХ/Х].

Относительная погрешность скорректированного преобразователя, приведенная к его выходу, составит

Y - Y

AX (Xo-X)

X X

Учитывая, что ДХ/Хо1, окончательно найдем .

X Х

Из полученного уравнения следует, что погрешность 6=0 в Двух случаях: когда отсутствует аддитивная погрешность (ДА=0) и когда измеряемый и образцовый сигналы равны (Х=Хо).

Как нетрудно убедиться, в результате коррекции приведенная К выходу относительная погрешность преобразователя уменьшается приблизительно в (1 + раз. Таким образом.

АХ/Х)

Рассматриваемый метод коррекции характеристик ПСЗН наиболее 6066 65