Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

Созданы интегральные схемы деления по этому способу с погрешностью 0,1 % при диапазоне изменения делителя до 1000 : 1.

Наиболее точно деление реализуется по методу логарифм - антилогарифм. В этой схеме (рис. 2.17,6) логарифмические преобразователи 1п1 и 1п2 и антилогарифмический преобразователь используются, как в схеме умножителя, по способу логарифм - антилогарифм. В выполненных образцах делителей такого типа погрешность не превышает 0,2 % при динамическом диапазоне делителя 100... 1 и 1 % при диапазоне 1000...1;- частотная полоса в зависимости от входных напряжений изменяется от 10 кГц до 1 МГц. Делители в интегральном исполнении применяются при относительных измерениях, измерении передаточных коэффициентов различных устройств, для устранения погрешности от нестабильности опорных напряжений.

Квадраторы. Возведение в квадрат является широко распространенной операцией, применяемой при измерении энергетического спект-• ра сигнала, мощности, векторной суммы, среднего квадратического значения (СКЗ) сигнала, извлечении квадратного корня. В последнем случае квадратор включается в обратную цепь инвертирующего усилителя. Для возведения в квадрат в широком частотном диапазоне используются термоэлектрические преобразователи, умножители, в частности (на базе использования переменной крутизны транзистора), диодные кусочно-линейные аппроксиматоры и другие устройства.

Извлекатели квадратного корня применяются при измерении СКЗ-сигнала, при определении векторной суммы, для линеаризации естественно квадратичных датчиков, моделирования различных процессов. Для извлечения квадратного корня применяются квадраторы, например термоэлектрические преобразователи в обратных преобразователях, логарифматоры по уравнению

Ух = ei/21" In = 1 /2 In an tl In (In Vx) = Vx,

a также преобразователи с умножителем-делителем, ретлизующие неявную функцию по схеме (см. рис. 2.13, в) С/ =/СК(/. Применение умножителя-делителя в этой схеме дает возможность определить среднее геометрическое двух сигналов UjU (при подаче на входы сигналов и Uy).

Рассмотрим основные характерные особенности измерения СКЗ, определяющие его особую значимость.

Определение СКЗ является необходимой операцией при измерении действующего значения тока. Необходимость все более точного измерения действующего значения тока, характеризующего его тепловое действие, быстро возрастает по мере увеличения степени искаженности сигналов. Степень искаженности сигналов непрерывно увеличивается по мере увеличения относительной доли импульсных сигналов управления различных видов. Без точного измерения СКЗ тока невозможно правильно определить тепловой режим любого электрического блока и, прежде всего, малогабаритной печатной платы. СКЗ любых случайных, стационарных, центрированных некоррелированных сигналов равны корню квадратному из суммы их дисперсий - важнейших статистических характеристик случайных стационарных сигналов. СКЗ



Рис. 2.18. Определение среднего квадратического значения возведением в квадрат, интегрированием, делением на время интегрирования и извлечением квадратного корня.

суммы ортогональных сигналов равняется корню квадратному из суммы квадратов этих сигналов.

Часто СКЗ определяют, осуществляя последовательный ряд следующих операций: возведение в квадрат, интегрирование, деление на время интегрирования и извлечение квадратного корня (рис. 2.18). Определение СКЗ таким образом неэкономично из-за сложности применяемой аппаратуры и низкой разрешающей способности, ввиду квадратичного динамического диапазона в звеньях, включенных после квадратора. Например, при динамическом диапазоне 1 : 100 по входному сигналу динамический диапазон звеньев после квадратора должен быть равен 1:10 ООО. В устройствах для измерения СКЗ часто интегрирование и деление на время заменяют выделением «текущего среднего» при помощи фильтра нижних частот (ФНЧ), теплового или механического осреднения. Это допустимо в том случае, если максимальный период сигнала во много раз меньше постоянной времени фильтра или соответственно тепловой или механической постоянной времени. В случае применения на выходе цифрового прибора пульсации после фильтра могут вызывать мелькание знаков младшего разряда прибора.

Часто, особенно на высоких частотах, для определения СКЗ применяют схемы с термоэлектрическими квадраторами и с корнеизвлека-ющими устройствами с термоэлектрическим квадратором в цепи обратной связи (см. рис. 2.13,«). В связи с появлением экономичных интегральных логарифматоров и умножителей-делителей, а также ввиду высокой стоимости и низкой надежности точных термоэлектрических преобразователей при относительно низких частотах более целесообразно СКЗ определять методом неявной функции и логарифмированием - антилогарифмированием.

Методом неявной функции СКЗ определяется при помощи умножителя-делителя (рис. 2.13,в). Входной сигнал подается одновременно на оба входа умножителя, а его выход после фильтра низких частот подается на делительный вход, тогда

и., = VkuI.

Необходимо предусмотреть, чтобы постоянная времени фильтра была значительно больше максимального периода сигнала. Погрешность преобразователя с умножителем-делителем в интегральном исг полнении не превышает 0,2 %.



Глава 3

АВТОМАТИЧЕСКИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ СО СТАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКОЙ

Выходные электрические величины современных высокочувствительных измерительных преобразователей большинства неэлектрических величин - термопар, терморезисторов, тензорезисторов, газоанализаторов, ионизирующих преобразователей весьма малы по уровню и находятся обычно в диапазоне 10"*...10" В и 10~"...10"* А. Без предварительного усиления столь малые напряжения и токи невозможно было ни измерять показывающими электроизмерительными приборами, ни коммутировать, ни передавать на расстояние без существенных погрешностей. Поэтому одной из задач современной измерительной техники является усиление с высокой точностью и функциональное преобразование малых напряжений и токов Для этого потребовались точные усилительные устройства с очень большими коэффициентами усиления. Наиболее распространенными среди усилительных высокоточных устройств являются компенсационные измерительные преобразователи, создаваемые, главным образом, на базе усилителей с глубокой отрицательной обратной связью. Совокупность компенсационных измерительных преобразователей и выходных приборов называют автоматическими измерительными приборами со статической характеристикой (АИП со с. х.). Рассмотрим основные характеристики и примеры АИП со с. х.

В зависимости от рода измеряемой величины АИП со с. х. подразделяются на:

компенсационные для измерения малых токов и напряжений, или компенсационные миллиамперметры и милливольтметры (рис. 3.1);

£х

о---

с тА

fx 1,

идых

им Ms у в AM

Рис. 3.1. Структурные схемы компенсационных электроизмерительных приборов! О, б - с компенсацией напряжения; в, г, б - с компенсацией тока; е - с компенсацией механического момента.





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 [ 24 ] 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166