Цифровые измерительные приборы(ЦИП). Основн.понятия и определения.
ЦИП – средство измерения автоматически вырабатывающее дискретные сигналы измерит информации, показания кот представлены в цифровой форме.
В отличие от аналоговых приборов, в ЦИП обязательно автоматически выполняются следующие операции:
1.квантование измеряемой величины по уровню, 2.дискретизация её по времени,3.кодирование информации
(Преимущества ЦИП перед аналоговым:
1.удобство и объективность отсчета 2.широкий динамический диапазон при высоко разрешающей способности 3.возможность автоматизации процесса измерения, включая такие операции, как автоматический выбор полярности и пределов измерений 4.высокая точность результата измерения, практически недостижимая д/аналоговых приборов 5.высокое быстродействие 6.высокая устойчивость влияния механических и климатических воздействий 7.возможность внедрения новейших достижений микроэлектронных технологий при конструировании и изготовлении.
Качество измерительной сис-мы в целом зависит от информационных параметров ЦИП: от точности и быстродействия. Благодаря своим возможностям они нашли широкое применение во всех областях промышленности. Они исп-ся в устр-вах измерения и системах автоматического управления , машиностроении, энергетике, навигационных системах.)
Основные метрологические св-ва ЦИП без предварительных аналоговых преобразователей определяются способом преобразования непрерывной величины в код, так как дальнейшая передача и преобразования кода практически не вносят погрешности. Поэтому основной классификацией ЦИП (а также АЦП) является классификация по способу преобразования непрерывной измеряемой величины в код. В зависимости от способа преобразования непрерывной величины в код выделяются следующие группы ЦИП:
|
|
|
ЦИП последовательного счета-приборы основаны на использовании м-да последовательного счета. Отличительный признак таких приборов состоит в том, что значение измеряемой величины сначала преобразуется в числоимпульсный код, кот затем преобразуется в другие коды, удобные для управления отсчетным устройством и для выдачи кода в другие устройства.
ЦИП поразрядного уравновешивания(кодоимпульсные) основаны на использовании м-да сравнения и вычитания.
ЦИП считываниястроятся с использованием м-да считывания.
По измеряемой величине ЦИП разделяются на вольтметры, частотомеры, фазометры, омметры, вольтомметры и т.д. В зависимости от степени усреднения значений измеряемой величины ЦИП делятся на приборы, измеряющие мгновенное значение, и приборы, измеряющие средн значение за определенный интервал времени (интегрирующие). Все ЦИП делятся на группы по точности, быстродействию, надежности. По режиму работы все ЦИП разделяются на приборы циклические (развертывающие или программные) и приборы следящие.
|
|
|
29.Классификация ЦИП.(см №28)
Принцип построения ЦИП.
В основу построения ЦИП входят принцип замены непрерывной входн величины дискретной. В завис-ти от алгоритма устанавливающего соответствие м/у аналоговой величиной и ее эталонными мерами. Выделяют 3 метода преобразования. 1метод последовательного счета – при котором, входная величина уравновешивается суммой одинаковых минимальных эталонов, называемых квантами. Результат преобразования хар-ся числом квантов, зафиксированных в момент равенства сравниваемых входной величины и эталона. Момент равенства определяется одним уравновешивающим устройством. 2 метод поразрядного кодирования – при кот, входн величина последовательно сравнивается с суммой эталонов имеющих значение 2i квантов, где i=0,1,2,…N, N – число разрядов двоичного кода. При этом методе сравнение начинается со старшего эталона и последовательно добавляются младшие эталоны (разряды) до уравновешивания. В разряд записывается единица, если входная величина > эталона, иначе записывается 0. В результате сравнения на выходе образуется двоичный код числа.
|
|
|
3 метод считывания, при кот набор из 2n-1 эталонов. Младший эталон равен 1 кванту, последующие увеличиваются в 2 раза относительно предыдущего. При этом м-де входн величина сравнивается со всеми эталонами одновременно, что требует числа сравнивающих устройств равное числу эталонов. Результат отображается параллельным двоичным кодом.
Первый метод требует один эталон – например расстояние между штрихами милимитрованными (1 мм). Период муарового растра. Второй м-д связан со значительным числом эталонов, н-р – увеличение тока в цепи достигаются подключением параллельно эталонных резисторов сопротивлением кратным 2n . В третьем м-де число эталонов н-р дорожек по шкале каждая имеет темные и светлые промежутки с длиной равной эталону у младшего, а у остальных длина промежутков> чем у остальных. Здесь требуется столько сравнительных устройств, сколько дорожек.
31.Цифровой частотомер.
ЦЧ предназначен д/измерения среднего или мгновенного знач. частоты периодич. сигнала. Принцип действия ЦЧ ср. значения закл. в подсчете числа периодов Тх неизв. частоты fx за образцовый интервал времени.
УФ – усилитель формиро. ФВИ – формирователь врем. интерв. ГОИВ – генер. образц. интерв. времени.
|
|
|
Вх. сигнал неизв. частоты поступ. на УФ, на вых. которого образуется прямоуг. импульсы с той же частотой. ГОИВ, состоящ. из ГИ и ФВИ *счетчики делители формируют образц. интервал времени равный 1с. На время T0 ключ открыт и имп. неизв. частоты поступ. на счетчик, поскольку Т0=1с, то кол-во импульсов, посчитанное счетчиком за 1с и есть частота измер.
сигнала. N = T0 / Tx = T0 fx. Относительная погрешность измерения определяется по выражению dкв = 
1 / N = 1 / T0 fx.
Частотомерами, построенные по данной схеме нецелесообр. измерять низкие частоты, поскольку это приводит к большой погр. измерений. Частотомеры мгнов. знач. используют на низких и инфранизких частотах. Принцип действия их основан на измерении периода с послед. вычисл. частоты.
Цифровой периодометр.
Цифровые измерители врем интервалов предназначены д/измерения периода гармонических или импульсных сигналов. Принцип действия их основан на подсчете числа периодов t0 импульсов образцового сигнала, с образцовой частотой f0, заполняющих интервал ТX. Структ схема (рис1). Ф-формирователь, Тг-тригер, К-ключ, ГИ-генератор импульсов, Сч-счетчик, ОУ-отсчетное устр-во. Измеряемый сигнал подается на формирователь, на вых кот образуются импульсы, синхронизированные во времени с моментами времени измерения знака входного сигнала от – к +. Данные импульсы изменяют состояние тригера, кот в свою очередь открывает ключ и импульсы от ген-ра импульсов поступают на счетчик, с приходом 2го импульса на формирователь тригер возвращается в исходное состояние и тем самым закрывает ключ, прекращая подачу импульсов от ген-ра к счетчику. Кол-во импульсов подсчитанное счетчиком пропорционально интервалу времени или периоду входного сигнала. Если пренебречь нестабильностью частоты f0, то основной погрешностью явл-ся погрешность квантования временного интервала ТX. С другой стороны погрешность тем менее, чем выше частота f0. Для уменьшения погрешности квантования – применяют усреднение результата за N периодов (чаще 10).
Цифровой фазометр.
; 
В совр. техн. широко распр. фазовые м-ды измерения, кот обладают выс. точностью и помехоустойчивостью, они использ. для измерения характеристик импульсных устр-ств. точн. измерений углов и перемещений, дальномерах и др. Принцип. действия закл. в преобразовании измеряемого сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами с преобраз. импульсного напряж. во временной интерввал, который затем измеряется число-импульсным методом.
Входн сигн., разность фаз кот. j поступ. на формирователь Ф1 Ф2, на вых. формирователей образ. импульны при изм. знака вх. сигнала от – к +. Временной интерв. кажд. имп. с формирователей поступает на триггер, при приходе импульса от Ф1 тригг. перекл., тем самым открывает ключ, при приходе имп. от Ф2 триг. перекл. в исх. сост. и закр. ключ. Т.о. ключ открыт на время tх равное разности фаз между 2-мя сигналами. В это время имп. от генер. через ключ прох. на счетчик, т.о. посчитанное счетчиком кол-во импульсов пропорц. времени сдвига фаз 2-х сигналов. Основн. недостатком ЦФ мгнов. занч. явлляется ограниченность частотного диапазона со стороны верхн. частот. Д/измерения пар-ов ВЧ сигналов используют ЦФ средн. сдвига, в нем усредняют измеренное знач. за N периодов втечение заданного времени. Диапазон измерения до 100кГц погр. 0,01% Если сравнить все расм. схемы, то видно, что они сост. из одинаковых узлов, поэтому частотомеры и измерители врем. интервалов в большинстве случ. строятся в виде одного универсальн. прибора, наз электронно-счетным частотомером или частотомером хронометром. Посредством переключ. могут устанавл. след. виды измерения: частота; период или пром. времени; отношение частот; а также подсчета кол-ва имп. за опр. пром. времени. Частотомеры делятся на НЧ и ВЧ до 10 МГц и до 500МГц.
34.Принципы построения цифровых вольтметров(ЦВ).
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 728; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!