Среднеквадратическое значение

Рассматриваемые СК- преобразователи (часто называемые квадратичными) реализуют формулу

по следующему алгоритму: . Для реализации алгоритма необходимо выполнение трёх операций: возведение в квадрат (квадратичный преобразователь), усреднение (инерционность МЭ системы) и извлечение квадратного корня (градуировка шкалы вольтметра).

Показания вольтметров, проградуированных в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, при измерении напряжений сложной формы соответствуют U_ск этих напряжений.

Используемые на практике СК- преобразователи можно разделить на две большие группы:

- преобразователи электрической энергии в тепловую (терморезисторные, термоэлектрические, термоэмиссионные),

- преобразователи, выходное напряжение которых представляет собой квадратичную функцию от входного напряжения.

В качестве примера рассмотрим работу термоэлектрического преобразователя, относящегося к первой группе (рис.12). Для улучшения метрологических характеристик термопреобразователей они включены встречно в цепь ООС усилителя УПТ с большим коэффициентом усиления.

U_x(t)

Линейная

ООС

УПТ

PV

ТП1

ТП2

УН

Рис.12.

Вызываемый входным напряжением u(t) ток через нагреватель ТП1 повышает его температуру. В результате этого в цепи термопары ТП1 появляется термо-ЭДС, пропорциональная температуре, которая в свою очередь является функцией тепла (Р= I²R_т = U²/R_т), выделяемого током.

Таким образом, выходное напряжение термопреобразователя ТП1 будет пропорционально среднеквадратическому значению измеряемого напряжения .

Второй ТП2, включенный в цепь ОС усилителя, осуществляет линеаризацию передаточной характеристики термопреобразователей.

Рассмотренная схема реализуется во многих серийных вольтметрах, например, В3-40, В3-41, В3-42, В3-45, В3-56, В3-57 и др.

Ко второй группе преобразователей можно отнести СК- преобразователи, использующие метод моделирования. Один из таких преобразователей типа "диодная цепочка" приведен на рис.13.

а) б)

Рис.13.

К делителю R7-R11 приложено образцовое напряжение Е, которое создает на резисторах падения напряжения Е₁-Е₅, запирающие диоды V2-V5. В положительный полупериод, если входное напряжение не превышает напряжение Е₁, ток протекает через диод V1 и на резисторе R возникает падение напряжения U₀, являющееся выходным напряжением схемы.

Ток диода V1, определяемый резисторами R1 и R, линейно зависит от входного напряжения. По мере роста тока диода V1 увеличивается и падение напряжения на резисторе R1. При входном напряжении равном Е₁ напряжения на резисторах R1 и R7 компенсируются, диод V2 открывается, ток входного напряжения начинает протекать и через R2, крутизна зависимости тока от входного напряжения увеличивается. Аналогичное явление происходит, когда u_вх(t)=Е₂.

Подбирая параметры схемы, можно получить ломаную линию, отражающую зависимость суммарного тока i, протекающего через резистор R (а следовательно, и выходного напряжения U₀=iR), близкую к ветви квадратичной параболы. это приближение тем лучше, чем больше диодов включено в схему.

Указанный принцип реализован в приборах В3-18, В3-19, в вольтметрах приборов С6-1, С6-5 и пр.

В качестве другого примера можно отметить СК- преобразователи, моделирующие зависимость .