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

Увш ->

НП1 УВ

МОП

НП2 Ло

Рис. 8.8. Структурная схема компенсационного вольтметра действующих значений, построенного по методу обратной функции.

Рис. 3.9. Структурная схема вольтметра амплитудных значений, построенного по методу обратной функции с идентичными нелинейными преобразователями НП, и НП: в прямой и обратной цепи.

Уравнение входного термопреобразователя ТП1 следующее:

EKUL (3-12)

Уравнение обратного преобразователя ТП2

£к :--=/aPt/Lx. (3.13)

Выходное напря?кение С/ых такого преобразователя определяется

(3.14)

из условия

(;«ь,х = А£/(о = (£1~-£к)/(о-

После подстановки (3.12) и (3.13) в (3.14) получим

fBb,x=(/(ifBX-/(xP)/(o.

Откуда выходное напряжение f/cbix равно:

f/вых = 1/РКЯЖвхКГТт.

где Y = -Uebix/KoKiVlx - относительная погрешность.

Эффективным средством уменьшения нелинейности передаточной характеристики иых = / (<вх) такого рода преобразователей является использование усилителя постоянного тока с корнеквадратической характеристикой

Свык = KoV = Ko КГ=к.

При этом реализуется линейная зависимость между выходным и входным напряжениями

-и л/-

Метод обратной функции используется и для линеаризации передаточной характеристики преобразователей амплитудных значений (п. 2.4). Такой преобразователь (рис. 3.9) положен в основу вольтметра ВЗ-43 и содержит нелинейный преобразователь НП1, представляющий собой амплитудный детектор с закрытым входом, и нелинейный преобразователь ПОП, передаточная характеристика которого взаимообратна характеристике НП1. НОП содержит усилитель



постоянного тока УПТ, модулятор М, преобразующий выходное напряжение УПТ в пропорциональное напряжение. В цепь отрицательной обратной связи УПТ включен нелинейный преобразователь НП2 с характеристикой, идентичной характеристике НП1.

Напряжения на выходе амплитудных детекторов связаны с их входными напряжениями нелинейными зависимостями:

Напряжение на выходе модулятора

С учетом f/к = Poi/„ последнее условие можно переписать в виде

При идентичных передаточных характеристиках амплитудных детекторов {Ki = K2, ф1=Ф2) и при /С/СмА!1>1 связь между выходным и входным напряжениями будет линейна.

f/м = f/x/Po.

Исследования возможности расширения частотного предела ми.я-ливольтметров действующих значений до 50... 100 МГц при цене деления 0,1...3 мкВ показали, что основной трудностью при конструировании таких приборов является создание высококачественного предвключенного широкополосного усилителя [42]. Попытка получить высокие метрологические характеристики усилителя только за счет введения глубокой отрицательной обратной связи не всегда обеспечивает желаемый результат. Было установлено, что более эффективным является использование методов коррекции погрешностей. В частности, использование метода аддитивной коррекции по мгновенным значениям позволило создать на ПО «Пунане Рэт» (г. Таллин) совместно с учеными Киевского политехнического института милливольтметр эффективных значений ВЗ-18 А с нижним пределом 1 мВ и диапазоном частот до 50 МГц (табл. 8).

Совершенствование метрологических и эксплуатационных характеристик измерительных устройств предполагает использование как технологических, так и структурных методов. Так, например, при модернизации прибора ВЗ-48 решено было обойтись без термопреобразователей. В качестве квадраторЬв решили использовать полевые транзисторы. Одновременно, благодаря использованию современных ВЧ транзисторов, задачу предварительного усиления широкополосных сигналов в диапазоне до 50 МГц удалось решить проще, отказавшись от двухканальной структуры усилителя и используя одноканаль-ный усилитель с общей последовательной отрицательной обратной связью по напряжению.

Однако метод аддитивной коррекции по мгновенным значениям, используемый в приборе 63-48, имеет ограничения, связанные с неизбежными фазовыми сдвигами в каналах усилителя, и поэтому использование его Б диапазоне частот свыше 50 МГц нецелесообразно.



fiUr

пиши.

111111111

,111111111,

I I I 11 I I I I

,41111111,

Рис. 3.10. Упрощенные структурные схе мы дифференциальных вольтметров: а -с компенсацией большей части Ux на входе (для постоянного тока); б-с компенсацией большей части KUx иа выходе повторителя (для постоянного тока); в - с компенсацией большей части idx после выирямлеиия (для неременного тока).

От указанного недостатка свободен метод мультипликативной коррекции по интегральным значениям, использование которого в вольтметре ВЗ-59 позволило обеспечить измерение среднего квадратического значения переменного напряжения от 0,265 мВ до 1000 В в диапазоне частот от 10 Гц до 100 МГц. Как и вольтметр ВЗ-48, вольтметр ВЗ-59 разработан совместно Киевским политехническим институтом и ПО «Пунанэ Рэт».

С целью повышения точности и чувствительности измерения постоянного и переменного тока разработаны дифференциальные вольтметры. В этих приборах используется дифференциальный метод измерения (п. 1.3), позволяющий значительно повысить точность измерения. В дифференциальных вольтметрах большая часть напряжения • обычно компенсируется вручную с помощью делителя, питаемого от встроенного источника образцового известного напряжения, и отсчи-тьюается по цифровым индикаторам положения четырех-шести декадных переключателей образцовых делителей. Нескомпенсированный остаток напряжения измеряется по отклонению встроенного выходного высокочувствительного измерителя, перед которым обычно включается точный усилитель (рис. 3.10). Предприятия СССР выпускают дифференциальные вольтметры постоянного тока типа В1-7 класса 0,003, В1-12 класса 0,001/0,0001, измерители нестабильности постоянных напряжений типа В2-1, В8-3, в которых также используется дифференциальный метод измерения, измерители отношения переменных напряжений В8-7 с диапазоном отношений 1 (1...1) 31600.

Диф(еренци8льные вольтметры по техническим параметрам успешно конкурируют с высокоточными компенсаторами постоянного тока ручного уравновешивания, а по значению входного сопротивления на пределах свыше нескольких всльт далеко их превосходят. Высокое входное сопротивление дифференциальных вольтметров дает возможность намного повысить точность измерения при больших внутренних сопротивлениях источника измеряемого напряжения.





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