Основы теоретической метрологии. Методы и средства измерения линейных размеров и углов. Методы и средства измерения отклонений формы и шероховатости поверхности. Методы и средства неразрушающего контроля, страница 43

, где  - угол отсечки; Rпр -сопротивление диода в прямом направлении. Так как Rпр>0, а , то и UC   <  Um . Эта погрешность зависит от частоты. Она тем больше, чем меньше частота измеряемого напряжения. Относительная погрешность преобразования при этом оценивается по формуле

, где Т- период измеряемого напряжения.

 Если подать на вход схемы синусоидальный сигнал с постоянной составляющей , то емкость зарядится до напряжения со значением U C ~ U0 + Um , т. е. показания прибора будут пропорциональны сумме амплитудного значения и постоянной составляющей, что характерно для преобразователей с открытым входом.

В амплитудных преобразователях с закрытым входом (рис. 4) при положительной полуволне измеряемого напряжения u(t) = U m sinwt конденсатор С заряжается через диод VD приблизительно до амплитудного значения U m .При отрицательной полуволне измеряемого напряжения диод VD будет заперт, поэтому заряженный конденсатор разряжается на резистор R. Так как постоянная времени разряда RC конденсатора велика по сравнению с периодом Т измеряемого напряжения, то конденсатор Сне успевает разрядиться за период и напряжение на нем остается примерно равным Um .

Рис 4. Схема амплитудного преобразователя с закрытым входом

К резистору приложено напряжение, равное разности измеряемого напряжения u ( t ) и напряжения на конденсаторе   Uс = U m, т. е.  UR ( t ) = U( t )– Uc= U m sinwt – U m. Напряжение UR ( t ) на резисторе R повторяет форму измеряемого напряжения U( t), но смещено на амплитудное значение (рис.4), т. е. пульсирует от0 до –2 U m. Поэтому между резистором и стрелочным прибором ставят фильтр низкой частоты, состоящий из резистора R ф и емкости Cф ,пропускающий только постоянную составляющую, которую измеряет прибор магнитоэлектрической системы.

 Если измеряемое напряжение U(t) , поданное на преобразователь амплитудного значения с закрытым входом, содержит кроме переменной еще и постоянную составляющую, т. е. U( t) = U 0 + Umsinwt, то при действии напряжения U(t) конденсатор зарядится до значения Uc = U m + U0 и напряжение на резисторе R будет UR ( t) = U 0+U m  sinwt – Uc= U m   sinwt – U m.

 Постоянные составляющие измеряемого напряжения и напряжения на конденсаторе друг друга взаимно компенсируют на резисторе. Таким образом, прибор в преобразователе амплитудного значенияс закрытым входом реагирует только на переменную составляющую напряжения U(t).

 При измерении амплитуды последовательности прямоугольных импульсов со скважностью Q пиковым детектором с закрытым входом, из-за того что отсчет по прибору меньше истинной амплитуды на значение постоянной составляющей, возникает систематическая погрешность, относительное значение которой равно d  = –1/Q.

Преобразователи средних квадратических значений можно разделить на две группы. К первой относятся устройства с преобразованием электроэнергии в тепловую (терморезисторные, термоэлектрические, термоэмиссионные). Схема преобразователя среднеквадратичных значений на термопреобразователе показана на рис. 5. Входное напряжение усиливается усилителем и подается на нагреватель, а выходным служит термо-ЭДС, пропорциональная энергии, выделяемой на нагревателе, т. е. квадрату напряжения, подаваемого на нагреватель. Для уменьшения погрешности включают две термопары (ТП1 и ТП2) к дифференциальному усилителю. На нагревательТП1 подается измеряемое напряжение, а на нагревательТП2 - выходное напряжение дифференциального усилителя. Путем подбора параметров усилителя достигается линейная зависимость между выходным током и входным напряжением.

Рис 5. Преобразователи среднеквадратичного значения с термопреобразователем

Вторую группу составляют преобразователи, в которых используют квадратичный участок вольт-амперной характеристики диода, в результате чего среднее значение напряжения на выходе преобразователя оказывается пропорциональной квадрату среднеквадратического значения измеряемого напряжения.