Вольтметры среднеквадратических значений. Вольтметры средневыпрямленных значений

Вольтметры средневыпрямленных значений

В качестве преобразователя переменного напряжения в постоянное используются диоды, имеющие вольтамперную характеристику, изображенную на рис. 3.16

Рис. 3.16. Вольтамперная характеристика диода

Для упрошения расчетов характеристика аппроксимируется отрезками прямых. Схемы детекторов подразделяются на две группы: однополупериодные (рис. 3.17).и двухполупериодные (рис. 3.18).

Рис. 3.17. Схема однополупериодного выпрямителя

Рис. 3.18. Схемы двухополупериодных выпрямителей

Рассмотрим принцип действия однополупериодного выпрямителя. Как видно из рис. 3.17, ток через индикатор PA1, представляющий собой магнитоэлектрический механизм, проходит только в положительный полупериод измеряемого напряжения.

Его значение можно определить как

I = = Iср/2, (3.32)

где i(t) – мгновенное значение тока;

Iср – среднее за период значение тока, протекающего через диод VD1.

Следовательно, показания измерительного механизма пропорциональны среднему значению однополупериодного выпрямленного напряжения. Диод VD2 предназначен для защиты диода VD1 от пробоя обратным напряжением.

Двухполупериодные выпрямители строятся, обычно, по мостовым схемам, варианты которых указаны на рис. 3.18. Измерительный механизм включается в диагональ моста. Ток, проходящий через измерительный прибор, в этом случае вдвое больше и прибор имеет более высокую чувствительность.

Действительно, используя формулу 3.32 и рис. 3.18, д, можно показать, что для двухполупериодного выпрямительного прибора

I = = Iср, (3.33)

Для уменьшения температурной погрешности прибора два диода в плечах моста заменяют резисторами (рис. 3.18, в, г). Но это приводит к уменьшению чувствительности прибора и необходимости применения более чувствительных измерительных механизмов.

Чувствительным элементом таких вольтметров является детектор среднеквадратического значения. Т.к. по определению среднеквадратическим называется напряжение, которое определяется по формуле (3.3), то необходима такая схема детектора, которая возводила бы в квадрат мгновенное значение измеряемого напряжения, усредняла бы полученное значение за период и извлекала бы из всего квадратный корень.

Возведение в квадрат выполняется с помощью диодов, которые, имеют вольтамперную характеристику вида i = au + bu². Для возведения в квадрат необходимо из формулы исключить линейную составляющую au. Это можно осуществить, если работать на начальном участке вольтамперной характеристики (рис. 3.16, а). Но этот участок слишком короткий, поэтому квадратичные детекторы делают на диодных цепочках, которые позволяют формировать квадратичную зависимость (параболу) искусственно из отдельных линейных участков.

Схема, поясняющая процесс, изображена на рис. 3.19.

Рис. 3.19. Квадратичный детектор

Дата добавления: 2014-01-04