Автоматическая коррекция погрешностей
Для обеспечения автоматической коррекции погрешностей в прибор, как правило, вводится аппаратная и программная избыточность. В качестве аппаратной избыточности вводятся дополнительные элементы с эталонными значениями напряжения, частоты и т.п. Под программной избыточностью понимается увеличение программы с целью выполнения дополнительных вычислений, которые позволят оценить изменение параметров узлов и учесть это изменение при вычислении результатов измерения.
Типичным значением для проведения очередной проверки блоков является количество проведенных измерений от 100 до 1000 и всегда при включении прибора.
За счет применения микропроцессорных средств удается существенно упростить схему вольтметра путем исключения из нее термокомпенсационных цепей.
Применение вычислений поправочного коэффициента позволяет не только скорректировать погрешность, но и контролировать работоспособность прибора в процессе измерения с точностью до блока.
При вычислении параметров каждого блока процессор проверяет полученное значение на вхождение в некоторый диапазон.
В случае не вхождения делается вывод о неисправности блока.
Дополнительно в вольтметр могут вводиться некоторые сервисные функции, а именно, вычисление статистических параметров измерений.
Измерение переменного напряжения
Все вольтметры переменного тока измеряют один из параметров переменного напряжения, таких как мгновенное значение напряжения, среднее значение напряжения, средне-выпрямленное значение, средне-квадратичное значение, пиковое напряжение. Для измерения переменных напряжений применяют 2 структурные схемы построения вольтметров, изображенные на рисунке 2.12.
а)
б)
Д- детектор; ВПТ - вольтметр постоянного тока; УПТ - усилитель постоянного тока; УПерT – усилитель переменного тока
Рисунок 2.12 – Структурные схемы вольтметров переменного напряжения
Недостатком первой схемы является сложность построения высококачественного широкополосного с линейной АЧХ усилителя переменного тока. Недостаток второй схемы состоит в том, что детектор, как правило, строится на основе вентильных устройств, для которых порог срабатывания достаточно высок, что ограничивает чувствительность второй схемы. Тем не менее, для обеих схем характерно предварительное преобразование измеряемого параметра переменного напряжения в постоянное напряжение, т.е. для переменных напряжений используют косвенные измерения.
Измерение мгновенных значений
В основе этих вольтметров лежит схема для стробируемого запоминания аналогового значения напряжения. «Защелкнутое» напряжение измеряется как постоянное напряжение.
Измерение среднего значения
Для получения среднего напряжения используются два однопериодных выпрямителя, на выходах которых получаются постоянные напряжения с противоположными знаками, которые затем суммируются с учетом знака, а результат измеряется.
Измерение средневыпрямленного значения
Переменное напряжение выпрямляется двухполупериодным выпрямителем. Полученное напряжение измеряется вольтметром постоянного тока.
Измерение среднеквадратичного значения
Для измерения применяется усилитель, коэффициент усиления которого имеет квадратичную зависимость от входного напряжения. Выходное напряжение с усилителя выпрямляется двухполупериодным выпрямителем.
Измерение пикового значения
Для измерения пикового значения применяют пиковые детекторы – это комбинация выпрямителя и конденсатора.
При измерении параметров периодических сигналов правильной формы вольтметр измеряет только один параметр, все остальные легко рассчитываются по известным формулам. Как правило, измеряется средневыпрямленное значение. При измерении переменных напряжений неправильной формы, как правило, задается коэффициент пересчета для данной формы.