Рассматриваемые СК- преобразователи (часто называемые квадратичными) реализуют формулу
по следующему алгоритму: . Для реализации алгоритма необходимо выполнение трёх операций: возведение в квадрат (квадратичный преобразователь), усреднение (инерционность МЭ системы) и извлечение квадратного корня (градуировка шкалы вольтметра).
Показания вольтметров, проградуированных в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, при измерении напряжений сложной формы соответствуют Uск этих напряжений.
Используемые на практике СК- преобразователи можно разделить на две большие группы:
- преобразователи электрической энергии в тепловую (терморезисторные, термоэлектрические, термоэмиссионные),
- преобразователи, выходное напряжение которых представляет собой квадратичную функцию от входного напряжения.
В качестве примера рассмотрим работу термоэлектрического преобразователя, относящегося к первой группе (рис.12). Для улучшения метрологических характеристик термопреобразователей они включены встречно в цепь ООС усилителя УПТ с большим коэффициентом усиления.
Рис.12.
Вызываемый входным напряжением u(t) ток через нагреватель ТП1 повышает его температуру. В результате этого в цепи термопары ТП1 появляется термо-ЭДС, пропорциональная температуре, которая в свою очередь является функцией тепла (Р= I2Rт = U2/Rт), выделяемого током.
Таким образом, выходное напряжение термопреобразователя ТП1 будет пропорционально среднеквадратическому значению измеряемого напряжения .
Второй ТП2, включенный в цепь ОС усилителя, осуществляет линеаризацию передаточной характеристики термопреобразователей.
Рассмотренная схема реализуется во многих серийных вольтметрах, например, В3-40, В3-41, В3-42, В3-45, В3-56, В3-57 и др.
Ко второй группе преобразователей можно отнести СК- преобразователи, использующие метод моделирования. Один из таких преобразователей типа "диодная цепочка" приведен на рис.13.
а) б)
Рис.13.
К делителю R7-R11 приложено образцовое напряжение Е, которое создает на резисторах падения напряжения Е1-Е5, запирающие диоды V2-V5. В положительный полупериод, если входное напряжение не превышает напряжение Е1, ток протекает через диод V1 и на резисторе R возникает падение напряжения U0, являющееся выходным напряжением схемы.
Ток диода V1, определяемый резисторами R1 и R, линейно зависит от входного напряжения. По мере роста тока диода V1 увеличивается и падение напряжения на резисторе R1. При входном напряжении равном Е1 напряжения на резисторах R1 и R7 компенсируются, диод V2 открывается, ток входного напряжения начинает протекать и через R2, крутизна зависимости тока от входного напряжения увеличивается. Аналогичное явление происходит, когда uвх(t)=Е2.
Подбирая параметры схемы, можно получить ломаную линию, отражающую зависимость суммарного тока i, протекающего через резистор R (а следовательно, и выходного напряжения U0=iR), близкую к ветви квадратичной параболы. это приближение тем лучше, чем больше диодов включено в схему.
Указанный принцип реализован в приборах В3-18, В3-19, в вольтметрах приборов С6-1, С6-5 и пр.
В качестве другого примера можно отметить СК- преобразователи, моделирующие зависимость .