Погрешности измерительных преобразователей мощности с усилителями во входных и выходных цепях.

Частотная погрешность. Для анализа частотной погрешности ИПМ (рис. 3-17,б) представим его канал напряжения в виде эквивалентной схемы (рис. 3-21) и допустим, что делитель напряжения — безреактивный. Частотная погрешность определяется составляющими, вызванными входной емкостью емкостями, шунтирующими нагреватели термопреобразователей рис. 3-17,б частотной погрешностью термопреобразователя и зависимостью коэффициента усиления усилителя от частоты Если выходное сопротивление делителя Яд много меньше то

Рис. 3-21

Для обеспечения в звуковом диапазоне частот погрешности при Ом емкость должна составлять При выходном сопротивлении Ом, что легко достигается, и емкостях порядка погрешности пренебрежимо малы и совместно с погрешностью не превышают 0,005% при частоте 20 кГц.

Составляющая частотной погрешности определяется, в основном, частотными свойствами активных элементов, из которых

выполнен усилитель, и постоянными времени цепей коррекции, вводимых в усилитель для подавления генерации при охвате его глубокой о. о. с. В исследованных согласующих усилителях на основе интегральных усилителей погрешность не превосходит 0,01% при Гц и 100%-ной обратной связи по напряжению.

Угловая погрешность. Угловая погрешность ИПМ определяется выражением (3-40), в котором и сумма углов сдвигов фаз, вносимых входной емкостью усилителями и емкостью, шунтирующей нагреватель Доминирующей является составляющая, вносимая емкостью — для канала напряжения и — для канала тока. Если входные цепи усилителей идентичны, разность определяющая угловую погрешность,

Значения и в зависимости от пределов измерения существенно отличаются. Как следует из выражения (3-42), уменьшение погрешности может быть достигнуто путем включения в потенциальную цепь шунта добавочного резистора сопротивлением Введение такой коррекции позволяет снизить погрешность до рад при и частоте Гц. Этим же путем корректируется и разность фазовых характеристик усилителей которая без коррекции составляет рад. Разность при Ом составляет рад, и ею можно пренебречь.

Погрешности преобразования мощности, вызванные дрейфом согласующего усилителя. Погрешность вызванная дрейфом усилителя при сравнении мощности не устраняется, так как действующие значения суммы входного сигнала и напряжения дрейфа на переменном и постоянном токе различны при равных входных сигналах и равных

В выражении для слагаемым можно пренебречь. При этом погрешность, вызванная дрейфом в канале напряжения и в канале тока, составляет

а погрешность сравнения мощности равна алгебраической сумме погрешностей и

При условии, что , напряжение должно быть не более При использовании интегральных дифференциальных усилителей и при сопротивлениях менее 103 Ом такое значение дрейфа обеспечивается при установке нуля усилителя через работы.

Погрешности преобразователя мощности, вызванные дрейфом и шумами выходного усилителя. Выходной усилитель в ИПМ является масштабным преобразователем разности э. д. с. термопреобразователей. Погрешности, вызванные нестабильностью его коэффициента передачи и дрейфом нуля в режиме разновременного сравнения при полном уравновешивании сигналов переменного и постоянного тока полностью устраняются. При использовании метода сравнения с неполным уравновешиванием, удобного для построения средств поверки ваттметров, указанные погрешности уменьшаются примерно на два порядка. Действующее напряжение шумов усилителя, как известно, пропорционально корню квадратному из его полосы пропускания и стремится к нулю при однако при этом падает быстродействие ИПМ.

Определим допустимое значение при котором быстродействие ИПМ уменьшается не более чем на 10% по сравнению с ИПМ, выходной усилитель которого безынерционный. Переходный процесс в ИПМ при ступенчатом входном сигнале может быть представлен как

где — постоянная времени ИПМ с безынерционным усилителем приближенно равная постоянная времени усилителя

Допускаемое значение определяется из условия равенства динамических погрешностей измерений через время — для безынерционного усилителя и — для инерционного усилителя Из выражения (3-44) при этом получим Гц.

Среднеквадратическое значение погрешности, вызванной шумами, составляет При допускаемом значении напряжение должно быть не более

В указанной полосе частот такое пиковое значение шумов обеспечивается применением усилителей постоянного тока с МДМ-структурой и модуляторами на полевых транзисторах [13].

Параметры электронных усилителей, использованных в преобразователях мощности установки типа УППУ-1, приведены в табл. 3-2.

Таблица 3-2 (см. скан)