1-6. МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ

Измерительные преобразователи мощности с линейным преобразованием входных сигналов. К ним относятся множительные устройства, в которых входные сигналы не подвергаются предварительному нелинейному преобразованию для получения функции произведения.

Рис. 1-8

Один из путей построения таких ИПМ состоит в использовании физических явлений, являющихся функцией произведения напряжений или токов. К таким явлениям относятся электродинамический эффект, состоящий в том, что сила взаимодействия между проводниками с током пропорциональна произведению токов в них, и эффект Холла [64], состоящий в том, что э. д. с. , возникающая на торцах полупроводниковой пластинки, расположенной перпендикулярно силовым линиям магнитного поля напряженностью пропорциональна произведению Н и тока протекающего через пластинку: . Так как напряженность поля пропорциональна току в соленоиде создающем поле то Оба явления широко используются в электродинамических, ферродинамических и гальваномагнитных ИПМ постоянного и переменного тока различных классов точности.

Существует и другой путь получения функции произведения, состоящий в использовании пассивных и активных четырехполюсников, на вход которых подается один из сомножителей, при этом коэффициент передачи пропорционален другому сомножителю (рис. 1-8, а).

Основным условием реализации этого пути является обеспечение линейности зависимостей в заданном диапазоне изменения значений . В пассивных резисторных четырехполюсниках изменение коэффициента передачи производится путем линейного управления сопротивлением одного или нескольких резисторов, составляющих четырехполюсник. Если в мостовой цепи (рис. 1-8,б) приращения сопротивлений управляемых резисторов пропорциональны а питание моста производится от источника то ток I в его диагонали при

Рис. 1-9

Отсюда следует, что даже при линейной зависимости от зависимость теоретически нелинейна. ИПМ с пассивным управляемым четырехполюсником (ПУЧ) обеспечивает удовлетворительную точность только при условии что ведет к снижению чувствительности и диапазона изменения сигнала . Этот принципиальный недостаток практически устраняется в ИПМ с активными управляемыми четырехполюсниками (АУЧ). В общем случае (рис. 1-9, а) такой ИПМ содержит резистор управляемый и источник тока ИТ, пропорционального :

Как правило, ИПМ с АУЧ выполняются в виде широкополосных усилителей с глубокой отрицательной обратной связью по току, текущему через (рис. 1-9, б), для которых

Несмотря на очевидные преимущества ИПМ с АУЧ, ИПМ, получили более широкое распространение как более простые и надежные. Такое положение было оправданным до тех пор, пока электронные узлы выполнялись на дискретных элементах; использование же интегральных микросхем изменило традиционные взгляды на ИПМ с АУЧ.

Доминирующей погрешностью ИПМ с АУЧ является погрешность преобразования в величину которое может

осуществляться как в аналоговой, так и в дискретной форме. Для аналогового преобразования чаще всего используется эффект Гаусса, состоящий в изменении сопротивления вещества под действием магнитного поля. Резистор , выполненный из висмута, арсенида индия или сурьмянистого индия располагается при этом в магнитном поле, напряженность которого пропорциональна .

В последние годы в качестве аналоговых преобразователей напряжение — сопротивление широко используются полевые транзисторы [82], которые являются более технологичными и значительно более широкополосными элементами, чем устройства с магниторезисторами. Погрешность лучших образцов ИПМ с магниторезисторами и полевыми транзисторами лежит в пределах 0,1-0,2%.

Дискретное преобразование в производится быстродействующим следящим цифро-аналоговым преобразователем (код — сопротивление), код, на вход которого поступает от аналого-цифрового преобразователя мгновенных значений При дискретном преобразовании погрешность может быть снижена до 0,01-0,05%, однако ввиду значительной сложности аппаратуры этот метод практического применения в ИПМ не нашел.