Адрес для переписки:Минский научно-исследовательский приборостроительный институт,ул. Я. Коласа, 73, г. Минск 220113, Беларусь oleg.dvornikov@mnipi.by
Address for correspondence:Dvornikov O.V.Minsk Research Instrument-Making Institute Ya. Kolas str., 73,Minsk 220113,Belarusoleg.dvornikov@mnipi.by
ул. Я. Коласа, 73, г. Минск 220113
Ya. Kolas str., 73, Minsk 220113
ул. Я. Коласа, 73,г. Минск 220113
Ya. Kolas str., 73,Minsk 220006
ул. Я. Коласа, 73,г. Минск 220113
Ya. Kolas str., 73, Minsk 220113
ул. Бобруйская, 11, г. Минск 220006
Ya. Kolas str., 73, Minsk 220113
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.
Evaluation of electrical signals’ level with various shapes, such as sinusoidal or rectangular, pulse trains, random, etc., is most often carried out based on the root-mean-square value of voltage and the peak factor. Analysis performed showed absence of mass-produced domestic high-precision measuring converters of alternating voltage to direct current voltage based on the root-mean-square value, intended primarily for use in alternating current voltmeters and high-frequency voltage calibrators. Aim of this work was to develop, manufacture and experimentally study a prototype measuring converter of alternating voltage to direct current voltage for processing sinusoidal signals with a frequency from 1 kHz to 50 MHz and arbitrary signals with a peak factor equal to 5. Article describes design and circuitry features of the created prototype and of its characteristics measurements’ results. The developed prototype contains a measuring converter of alternating voltage to direct current voltage at the root-mean-square level with a thermoelectric converter microassembly, a broadband amplifier with an eight-fold gain, a set of electronically commutated scaling voltage amplifiers with a transmission coefficient equal to 1.36; 2.15; 4.7. The prototype makes it possible to convert a sinusoidal signal with a root-mean-square voltage in the range from 4.7 mV to 2 V and a frequency from 1 kHz to 50 MHz into direct current voltage with an error of less than ± 4 %, and error in converting a rectangular signal with a peak factor in the range from 1 to 5 does not exceed ± 0.2 %. The measured error of the prototype is comparable to the error of the measuring instruments used, therefore the actual error of the prototype is possibly smaller. In addition, by reducing the range of voltages and/or frequencies of the recorded signals the error of the measuring converter can be minimized by optimally selecting the connected scaling amplifiers.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.