2. Средневыпрямленный (Mean: average rectified) – дешевый метод в практической реализации.
Выходное напряжение преобразователя пропорционально среднему значению выпрямленного напряжения Uсв. Осуществляется на основе выпрямительного диода или моста. По методу математических преобразований выходной уровень постоянного сигнала у такого преобразователя будет всегда ниже, чем у среднеквадратического примерно в 0,9 раз (для двух полупериодного моста):
Причем выражение (1) справедливо только в том случае если на вход преобразователя подается сигнал строго синусоидальной формы.
Для того, что бы показания такого прибора соответствовали действительным значениям (True RMS), показания средневыпрямленных значений шкалы или цифрового дисплея «принудительно подтягивают» до среднеквадратических, путем механической переградуировки рисованной шкалы или введением дополнительного коэффициента умножения для цифрового дисплея.
В итоге получается, что в приборе установлен преобразователь средневыпрямленных значений, но по табло прибора мы отсчитываем среднеквадратические (True RMS) показания. Такие вольтметры и амперметры применяются только для измерений в цепях переменного тока, о чем должно указываться в сопроводительной документации на эти приборы. Такие приборы непригодны для проведения измерений переменных напряжений и токов с несинусоидальной формой сигнала.
В специальной литературе можно найти известные зависимости напряжений между различными видами преобразователей и сделать пересчет по заранее известной форме исследуемого сигнала. Эти случаи очень редки и, как правило, на практике этим никто не занимается. Для этого существуют универсальные осциллографы, где все можно увидеть визуально, а с помощью встроенного вычислителя получить значения сразу всех форм переменного напряжения.
Показания средневыпрямленных значений также зависят от коэффициента нелинейных искажений входного сигнала, которые выражаются в увеличении погрешности измерений. Чем больше нелинейные искажения, тем больше форма периодического сигнала уходит от синусоидальной и тем больше погрешность измерений.
В технической литературе подробно не рассматривается зависимость погрешности измерений от коэффициента нелинейных искажений. Можно только привести несколько выдержек из технических описаний цифровых вольтметров, где по переменному току указывается предел допускаемых нелинейных искажений, при котором предел допускаемой погрешности измерений еще не превышает нормированные значения.
По величине этих показателей можно получить представление о степени влияния нелинейных искажений на погрешность измерений в диапазоне частот 50…1000 Гц:
Из приведенной таблицы видно, что для перечисленных моделей цифровых вольтметров ограничения по нелинейным искажениям достаточно жесткие. Нетрудно продолжить аналогию и сделать осторожный вывод, что для современных портативных мультиметров эти показатели вряд ли будут значительно лучше.
Принятые решения в схемотехнике преобразователей и их свойства давно изучены и известны, пускай они и выполнены на современной элементной базе. Согласно ГОСТ 13109-97, нормально допустимое значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения для сетей напряжения 0,38 кВ составляет 8 %, а предельно допустимое значение составляет 12 %.
Отсюда следует вывод, что такие приборы не должны применяться для достоверных измерений переменного сетевого напряжения или силы тока с документированием результатов измерений и оценки их точности. Например, нельзя оперировать показаниями прибора о ненадлежащем качестве электроэнергии по величине напряжения в сети, т.к. прибор в этом случае будет считаться ненормированным по погрешности измерений.
Тем не менее, эти приборы отличаются более низкой рыночной ценой и вполне пригодны для повседневных рутинных работ по техническому обслуживанию электрооборудования, электроустановок, а также по поиску в них неисправностей и восстановлению. Здесь не требуется измерения с оценкой точности. Дорогие приборы для этих целей приобретать нецелесообразно. Тем более, что для технических эксплуатационных служб такие «рабочие лошадки» необходимы далеко не в единичных экземплярах - практически каждому наладчику и мастеру.
Так, что вольтметры и амперметры со средневыпрямленными значениями также занимают свою достойную нишу.
Недостатки
По переменному току пригодны для измерений напряжения или силы тока только синусоидальной формы.
Зависимость точности измерений от уровня нелинейных искажений измеряемого переменного напряжения или силы тока.
Ориентировочно можно считать, что нормированная точность измерений сохраняется, если общий коэффициент нелинейных искажений измеряемого сигнала, выраженный в процентах, численно не превышает класса точности прибора.
Преимущества
Линейное построение шкалы.
Градуировка шкалы в среднеквадратических значениях (True RMS).
Пониженная стоимость прибора.
Рекомендации по применению
Для повседневных рутинных работ в электротехнических службах без оценки точности измерений.
Для рабочих измерений: поиск неисправностей, восстановительный ремонт.
Проведение периодического технического обслуживания и ежедневных контрольных осмотров электрооборудования.
Постоянное напряжение =Uамп на выходе преобразователя, выраженное в амплитудных (пиковых, максимальных) значениях (Uамп, Uпик, Uмакс) соответствует значению напряжения в верхней точки периодического сигнала синусоидальной или иной формы (прямоугольной, треугольной, произвольной и др.) относительно оси нулевых значений
Применение
Амплитудный преобразователь в цифровых вольтметрах и амперметрах применяется для измерений амплитуды прямоугольных импульсов или фиксации максимальных значений амплитуды синусоидального тока или напряжения, а также выбросов, перенапряжений и скачков периодического сигнала за время проведения измерений.
