有效值檢測設計總結

　　一、模塊設計要求：

　　檢測交流信號的有效值并以直流信號輸出。設計要求盡量提高精確度，減小頻率的影響。

　　二、模塊完成情況：

　　工作電壓為正負5V的雙電源，能夠實現各種波形的真有效值檢測，但高頻率信號和小信號（小于20mv）的檢測沒能實現。當輸入頻率低于1KHz的正弦波時輸出的還是正弦波而不是一條直線，且輸出波形的頻率為信號源的兩倍！

　　三、模塊涉及的理論知識：

　　根據有效值的定義，在一個信號周期內，通過某純阻負載所產生的熱最與一個直流電壓在同一負載上產生的熱量相等時，該直流電壓的數值就是交流電壓的有效值。數學表達式如下所示：

　　式中的T是交流信號的周期，u（t）為電壓。根據定義它是被測量的均方根值。一般對有效值的測量時利用二極管的單向導電性，構成整流電路，如半波整流、全波整流、橋式整流等，將交流信號整流成直流信號，再通過電容或電感濾波，最終得到的是平均值形式，根據平均值與有效值確定的系數關系，通過平均值將有效值表示出來。（系數關系如下表）

　　事實上無論是半波整流、全波整流、還是橋式整流，他們的整流精度都不高所轉換后的有效值誤差很大。因為而二級管的非線性回產生很大的誤差，而當小信號的時候，因輸入信號小于二極管的門檻電壓，電流基本過不去，其轉換誤差更嚴重。而當輸入信號不是標準波形而是有失真的信號時也會產生誤差。

　　檢波電路

　　圖為檢波電路。差動變壓器將位移量轉換成電壓信號，測量信號幅值或有效值再進行數據處理，便可得到相應的位移值。對于有效值的檢測，選用真有效值測量芯片AD637實現。平均電容C1設定平均時間常數，并決定低頻準確度，輸出紋波大小和穩定時間。信號經放大后輸入到AD637進行有效值檢波，兩電位器分別進行調零和調幅，以使AD637的輸出更準確。

　　有效值檢測模塊

　　采用高精度、高帶寬的真有效值檢測器件AD637。輸出直流約有0．1 V的波紋．對小信號的測量存在很大誤差。系統有效值檢測模塊后接一級截止頻率為10 Hz的低通濾波器，濾除直流信號的波紋。即使在最小的有效值，檢測幾乎沒有誤差。如圖所示。