13. Измерительные преобразователи рода тока. Параметры переменных напряжений. Связь между ними. Аналитическое уравнение и график функции Иордана.

Пиковое значение U_m (для гармонического колебания - амплитудное) - это наибольшее мгновенное значение напряжения u(t) за время измерения Т. Различают положительные U_m+ и отрицательные U_m-пиковые значения.

Постоянная составляющая называется средним значением сигнала и определяется за период (интервал усреднения) T.

. (2.1)

В том случае важными параметрами сигнала являются наибольшее и наименьшее значения переменной составляющей сигнала, называемые соответственно пиковым отклонением "вверх" (U_в) и пиковым отклонением "вниз" (U_н).

Если сигнал не содержит постоянной составляющей (например, гармонический сигнал или меандр), он будет характеризоваться средневыпрямленным значением и амплитудой U_m. Величина А = U_max - U_min = U_в - U_н = 2U_m называется размахом сигнала. Для однополярных сигналов U_св =

Наконец, важным параметром является среднеквадратическое значение сигнала, определяемое по формуле

и характеризующее энергетический уровень.

Связь между этими параметрами, принято характеризовать коэфф. амплитуды (пиковости) k_а, формы k_ф, и усреднения k_у:

Коэффициенты k_а, k_ф и k_у позволяют получать значения переменного напряжения, если известно одно из них и форма напряжения.

Среднеквадратическое и средневыпрямленное значения сигнала описываемого функцией Иордана, зависят от формы и определяются:

Эти выражения позволяет найти все три коэфф. характеризующие сигнал. Эти коэфф. а также коэфф. гармоник К_г зависят от параметра формы . Значения этих кофф. при различных значениях ε берутся из таблицы.

Функция Иордана описывает сигналы, имеющие форму прямоугольных, линейных знакопеременных, синусоидальных и дельта-функций.

14. Измерительные преобразователи рода тока. Функция преобразования, чувствительность, погрешность преобразования. Зависимость функции преобразования от формы кривой преобразуемых напряжений.

Преобразователь – это устройство, которое, подвергаясь воздействию физической величины, выдает эквивалентный сигнал, обычно электрической природы (заряд, ток, напряжение или комплексное сопротивление), являющийся функцией измеряемой величины:

Y = F(Х)

Функция преобразования (ФП) - это функциональная зависимость выходной величины измерительного преобразователя от входной, описываемая аналитическим выражением, в виде таблиц или графически.

Чаще всего стремятся функцию преобразования сделать линейной.

Для описания линейной функции преобразования Y = F(X) = Y_о + SX достаточно двух параметров: начального значения выходной величины Y_о (нулевого уровня), соответствующего нулевому (или какому-либо другому характерному) значению входной величины X, и показателя относительного наклона характеристики

,

называемого чувствительностью преобразователя.

Чувствительность преобразователя - это отношение изменения выходной величины измерительного преобразователя к вызывающему ее изменению входной величины.

Необходимо иметь ввиду, что для построения функции преобразования как на входе, так и на входе измерительного преобразователя должны быть однотипные значения напряжения, т.е. если преобразователь пиковый, то и входное, и выходное напряжения должны быть выражены в пиковых значениях напряжения. В противном случае будет вноситься дополнительная существенная погрешность определения функции преобразования. Для минимизации погрешности определения функции преобразования необходимо руководствоваться типом детектора (преобразователя).

15. Преобразователи электрических величин в электрические. Измерительные преобразователи рода тока. Основные типы детекторов, применяемых в измерительных приборах (пиковые, среднеквадратические, средневыпрямленные). Схемная реализация и кратка характеристика.

Предназначаются для выпрямления (детектирования) переменного тока, превращая его в пульсирующий ток, среднее значение которого может быть пропорционально пиковому (амплитудному), среднеквадратическому или средневыпрямленному значениям входной величины. Различают преобразователи: по параметру переменного напряжения U_x~, которому соответствует напряжение выходной цепи детектора: преобразователь пикового значения, преобразователи среднеквадратического и средневыпрямленного значений напряжения; по схеме входа: преобразователи с открытым и закрытым входом по постоянному напряжению; по характеристике преобразования: линейные и квадратичные преобразователи.

Преобразователь пикового значения - это преобразователь, выходное напряжение которого непосредственно соответствует U_max или U_min (U_в или U_н). Преобразователь пикового значения относится к линейным, и может иметь открытый или закрытый вход по постоянному напряжению.

Существенным достоинством преобразователей пикового значения напряжения являются большое входное сопротивление и наилучшие по сравнению с другими типами преобразователей частотные свойства.

Преобразователь среднеквадратического значения - это преобразователь переменного напряжения в постоянный ток (напряжение), пропорциональный U²_ск. Характеристика преобразования в этом случае должна быть квадратичной, а при наличии постоянной составляющей необходим детектор с открытым входом.

Преобразователь среднеквадратического значения позволяет осуществить преобразование в постоянное напряжение среднеквадратического значения переменных напряжений несинусоидальной формы, .

Коэффициент преобразования такого преобразователя по току К'_v = I/U², где I - среднее значение тока на выходе преобразователя, U - среднеквадратическое значение входного напряжения.

Погрешность преобразования определяется нестабильностью ВАХ диодов, непостоянством сопротивлений резисторов и т.д. Она составляет 3 ... 5 %. Частотный диапазон определяется свойствами трансформатора - индуктивностью (снизу) и паразитными параметрами диодной цепочки (сверху) и составляет интервал от нескольких единиц герц до 1 МГц.

В современных приборах применяются в основном квадратичные детекторы с термоэлектрическими преобразователями, аналогичными преобразователям термоэлектрических амперметров. Такой преобразователь представляет собой сочетание одной или нескольких термопар и нагревателя. Основным недостатком их является квадратичный характер функции преобразования.

При подаче на термопреобразователь ТП₁ измеряемого напряжения U_Х~ выходное напряжение ТП₁ U₁ = k_TU²_ск.

Таким образом на входе УПТ имеет место результирующее напряжение

U₃ = k_УПТk_T(U²_ск - U²₃).

Преобразователь средневыпрямленного значения – это преобразователь переменного напряжения в постоянный ток, пропорциональный U_СВ. Вольтамперная характеристика такого преобразователя должна иметь линейный участок в пределах диапазона входных напряжений. Примером подобного преобразователя может служить двухполупериодный полупроводниковый выпрямитель с ФНЧ.