 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В ПОСТОЯННОЕ
Наиболее широко применяемыми измерительными преобразователями этого типа являются выпрямительные и термоэлектрические. Выпрямительные преобразователи используют выпрямление (детектирование) переменного тока с помощью нелинейных элементов – вакуумных и полупроводниковых диодов (детекторов).
Термоэлектрические измерительные преобразователи используют нагрев переменным током горячего спая термопары, возникновение термо-ЭДС и постоянного тока в цепи термопары.
Переменное напряжение характеризуется следующими основными параметрами:
Пиковое значение Um (для гармонического колебания – амплитудное) – это наибольшее мгновенное значение напряжения u(t) за время измерения t (или за период Т). Если напряжение за время измерения или период изменяет знак, а кривая напряжения несимметрична, то различают положительные и отрицательные пиковые значения.
Среднее значение за время измерения (или за период) – это постоянная составляющая напряжения u(t):
Средневыпрямленное значение (СВЗ) – среднее значение абсолютного значения напряжения:
Среднеквадратическое значение (СКЗ) – это положительный корень квадратный из среднего значения квадрата напряжения:
Совокупность значений переменного напряжения является интегральной характеристикой его формы. В практике измерений для оценок используют коэффициенты формы kф, амплитуды kа, усреднения kу (таблица): kф =U/Uсвз, ka=Um/Uскз, ky= kф ka=Um/ Uсвз.
Таблица. Коэффициенты ka, kф, ky для напряжений различной формы
| Напряжение | ka | kф | ky |
| Синусоидальное | 1,41 | 1,11 | 1,56 |
| Однополярное пилообразное | 1,73 | 1,16 | 2,00 |
| Прямоугольной формы с симметричными полупериодами - меандр |
Коэффициенты kа, kф, ky позволяют получать значения переменного напряжения, если известно одно из них и форма напряжения.
Пиковые (амплитудные) детекторы. Пиковый детектор – это измерительный преобразователь, на выходе которого постоянная составляющая непосредственно соответствует пиковому значению напряжения на входе.
Принципиальные электрические схемы пиковых детекторов изображены на рис. 4.6,а – последовательный детектор с открытым входом и б – параллельный детектор с закрытым входом.
В пиковом детекторе с открытым входом постоянная составляющая выходного сигнала содержит постоянную составляющую входного сигнала, если таковая имеется. В детекторе же с закрытым входом постоянная составляющая выходного сигнала не содержит постоянной составляющей входного сигнала – для нее вход закрыт.
Пиковый детектор должен обязательно содержать элемент, запоминающий пиковое значение напряжения. Таким элементом обычно является конденсатор, заряжаемый до пикового значения через диод.
Остановимся на пиковом детекторе с открытым входом. Рассмотрим случай, когда на вход поступает синусоидальное напряжение.
 |
В положительные полупериоды входного напряжения uвх происходит заряд конденсатора С через малое прямое сопротивление диода Rд и внутреннее сопротивление источника Ri. В отрицательные полупериоды конденсатор разряжается через большое сопротивление R (рис. 4.7,а). Постоянная времени разряда много больше постоянной времени заряда. Поэтому напряжение на конденсаторе возрастает и через несколько периодов на обкладках устанавливается постоянное напряжение UC (постоянная составляющая пульсирующего напряжения), почти равное амплитуде входного напряжения Um. Поскольку Uc все же несколько меньше Um вследствие разряда конденсатора во время отрицательного полупериода, то в течение времени, когда uвх>Uc, через диод будут проходить импульсы тока, пополняющие заряд конденсатора.
Если на вход схемы подать напряжение в котором содержится как переменная, так и постоянная составляющие, то, очевидно, конденсатор С зарядится до напряжения, определяемого суммой постоянной и амплитуды переменной составляющих, т. е. до пикового значения напряжения. Таким образом, на выходе пикового детектора с открытым входом имеет место постоянное напряжение Uc, учитывающее как переменную, так и постоянную составляющие на входе. Для исключения пульсаций выходного напряжения на выходе включается фильтр нижних частот.
Пиковый детектор с закрытым входом (рис. 4.6, б). В течение нескольких положительных полупериодов uвх конденсатор С заряжается через сопротивление диода RД, и внутреннее сопротивление источника Ri почти до амплитудного значения напряжения. Разряд происходит в отрицательные полупериоды через очень большое сопротивление R и внутреннее сопротивление источника Ri. Постоянная времени разряда намного больше постоянной времени заряда. Поэтому напряжение uс за время отрицательного полупериода изменится очень мало. Заряженный конденсатор можно рассматривать как источник постоянного напряжения Uc ≈ Um. На резисторе выделяется пульсирующее напряжение. Среднее значение этого напряжения примерно равно Um. Измерить его с помощью магнитоэлектрического прибора затруднительно, поскольку на низких частотах заметно колеблется стрелка. В связи с этим напряжение uR сначала подается на фильтр нижних частот, который пропускает постоянную составляющую Uс ≈ Um, а затем измеряется вольтметром постоянного тока.
Входные активные сопротивления у детекторов соткрытым и закрытым входом не одинаковы:
Rвx откр = R/2, а Rвx закр=R/ 3.
Поиск по сайту: