Прототип высокоточного измерительного преобразователя переменного напряжения

Abstract

Оценка уровня электрических сигналов различной формы, таких как синусоидальные или прямоугольные, последовательности импульсов, случайные и др., чаще всего проводится по среднеквадратическому значению напряжения и коэффициенту амплитуды. Проведённый анализ позволил установить отсутствие серийно выпускаемых отечественных высокоточных измерительных преобразователей переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения, предназначенных, прежде всего, для применения в вольтметрах переменного тока и высокочастотных калибраторах напряжений. Целью работы являлась разработка, изготовление и экспериментальные исследования прототипа измерительного преобразователя переменного напряжения в постоянное для обработки синусоидальных сигналов с частотой от 1 кГц до 50 МГц и сигналов произвольной формы с коэффициентом амплитуды, равным 5. В статье описаны конструктивно-схемотехнические особенности созданного прототипа и результаты измерений его характеристик. Разработанный прототип содержит преобразователь переменного напряжения в постоянное по уровню среднеквадратического значения с микросборкой термоэлектрического преобразователя, широкополосный усилитель с восьмикратным усилением, набор электронно коммутируемых масштабирующих усилителей напряжения с коэффициентом передачи, равным 1,36; 2,15; 4,7. Прототип позволяет преобразовать синусоидальный сигнал со среднеквадратическим значением напряжения в диапазоне от 4,7 мВ до 2 В и частотой от 1 кГц до 50 МГц в постоянное напряжение с погрешностью менее ± 4 %, а погрешность преобразования прямоугольного сигнала с коэффициентом амплитуды в диапазоне от 1 до 5 не превышает ± 0,2 %. Измеренная погрешность прототипа сравнима с погрешностью применяемых средств измерений, поэтому реальная погрешность прототипа, возможно, меньше. Кроме того, при уменьшении диапазона напряжений и/или частот регистрируемых сигналов погрешность измерительного преобразователя может быть минимизирована за счёт оптимального выбора коммутируемых масштабирующих усилителей.