21. Основные параметры тока и напряжения

Пиковое значение U_m (для гармонического колебания - амплитудное) - это наибольшее мгновенное значение напряжения u(t) за время измерения Т. Если напряжение за время измерения или период изменяет знак, а кривая напряжения несимметрична, то различают положительные U_m+ и отрицательные U_m-пиковые значения.

Если сигнал содержит постоянную составляющую, она называется средним значением сигнала и определяется, как правило, за период (интервал усреднения) T.

. (2.1)

В том случае важными параметрами сигнала являются наибольшее и наименьшее значения переменной составляющей сигнала, называемые соответственно пиковым отклонением "вверх" (U_в) и пиковым отклонением "вниз" (U_н).

Если сигнал не содержит постоянной составляющей (например, гармонический сигнал или меандр), он будет характеризоваться средневыпрямленным значением

(2.2)

и амплитудой U_m. Величина

А = U_max - U_min = U_в - U_н = 2U_m (2.3)

называется размахом сигнала. Для однополярных сигналов

U_св =

Наконец, важным параметром является среднеквадратическое значение сигнала, определяемое по формуле

(2.4)

и характеризующее энергетический уровень его (в литературе U_ск называют еще действующим или эффективным значением сигнала).

Существует определенная связь между всеми перечисленными параметрами, зависящая от формы сигнала. Эту связь принято характеризовать коэффициентами амплитуды (пиковости) k_а, формы k_ф, и усреднения k_у, причем

(2.5)

В таблице 2.1 в качестве примеров приведены значения k_а, k_ф и k_у для гармонического и пилообразного напряжений, а также для меандра.

Таблица 2.1 – Значения k_а, k_ф и k_у для напряжений различной формы

Форма напряжения	kа	kф	kу
Гармоническая (синусоидальная)	1,41	1,11	1,56
Однополярная пилообразная	1,73	1,16	2,00
Прямоугольной формы с симметричными полупериодами - меандр	1,00	1,00	1,00

Коэффициенты k_а, k_ф и k_у позволяют получать значения переменного напряжения, если известно одно из них и форма напряжения.

22 Определение функции преобразования измерительных преобразователей

Преобразователь – это устройство, которое, подвергаясь воздействию физической величины, выдает эквивалентный сигнал, обычно электрической природы (заряд, ток, напряжение или комплексное сопротивление), являющийся функцией измеряемой величины:

Y = F(Х), (2.1)

где Y – выходная электрическая величина преобразователя, а X – входная величина (рисунок 2.5).

Функция преобразования (ФП) - это функциональная зависимость выходной величины измерительного преобразователя от входной, описываемая аналитическим выражением, в виде таблиц или графически.

Рисунок 2.5 – Пример изменения во времени измеряемой величины X

и соответствующей реакции Y преобразователя

а

б

а – получение градуировочной кривой по известным значениям измеряемой величины Х;

б – использование градуировочной кривой для определения Х

Рисунок 2.6 – Градуировочные характеристики преобразователя:

Чаще всего стремятся функцию преобразования сделать линейной, т.е. установить прямую пропорциональность между изменением входной величины Y и соответствующим приращением выходной величины X преобразователя.

Для описания линейной функции преобразования Y = F(X) = Y_о + SX достаточно двух параметров: начального значения выходной величины Y_о (нулевого уровня), соответствующего нулевому (или какому-либо другому характерному) значению входной величины X, и показателя относительного наклона характеристики

,

называемого чувствительностью преобразователя.

Рисунок 2.8 – Структурная схема установки для определения функции

преобразования измерительных преобразователей (детекторов)

Пример построения функции преобразования в графической форме приведен на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 – Пример графического изображения функции преобразования

измерительного преобразователя

Необходимо иметь ввиду, что для построения функции преобразования как на входе, так и на входе измерительного преобразователя должны быть однотипные значения напряжения, т.е. если преобразователь пиковый, то и входное, и выходное напряжения должны быть выражены в пиковых значениях напряжения. В противном случае будет вноситься дополнительная существенная погрешность определения функции преобразования. Другими словами, для минимизации погрешности определения функции преобразования необходимо руководствоваться типом детектора (преобразователя): если детектор – пиковый, то и оси абсцисс и ординат должны быть проградуированы в пиковых значениях напряжения; если детектор – среднеквадратический, то – в среднеквадратических значениях; если детектор средневыпрямленный, то – в средневыпрямленых значениях.