Цифровые вольтметры. Техника измерения напряжения
По виду измеряемой величины цифровые вольтметры делятся на: вольтметры постоянного тока, переменного тока (средневыпрямленного или среднего квадратичного значения), импульсные вольтметры – для измерения параметров видео – и радиоимпульсных сигналов и универсальные вольтметры, предназначенные для измерения напряжения постоянного и переменного тока, а также ряда других электрических и неэлектрических величин (сопротивления, температуры и прочее).
Принцип работы цифровых измерительных приборов основан на дискретном и цифровом представлении непрерывных измеряемых величин.
Входное устройство содержит делитель напряжения; в вольтметрах переменного тока оно включает в себя также преобразователь переменного тока в постоянный.
АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой, представляемый цифровым кодом. Процесс аналого-цифрового преобразования составляет сущность любого цифрового прибора, в том числе и вольтметра. Использование в АЦП цифровых вольтметров двоично-десятичного кода облегчает обратное преобразование цифрового кода в десятичное число, отражаемое цифровым отсчетным устройством.
В настоящее время цифровые вольтметры строятся чаще на основе кодоимпульсного и времяимпульсного преобразования.
АЦП вольтметров преобразуют сигнал постоянного тока в цифровой код, поэтому и цифровые вольтметры также считаются приборами постоянного тока.
|
|
|
Основные технические характеристики среднестатистического цифрового вольтметра постоянного тока:
- диапазон измерения: 100 мВ, 1 В, 10 В, 100 В, 1000 В;
- порог чувствительности (уровень квантования амплитуды напряжения или единица дискретности) на диапазоне напряжения в 100 мВ может быть 1мВ, 100 мкВ, 10мкВ;
- помехозащищенность – так как цифровые вольтметры обладают высокой чувствительностью, очень важно обеспечить хорошую помехозащищенность.
Измерение шумового напряжения. Измерительные генераторы шумовых сигналов.
Наиболее точно средне квадратическое значение шумового напряжения можно измерить квадратичным вольтметром. Градуировка вольтметра с квадратичным детектером не зависит от формы напряжения, а следовательно пригодна и в данном случае.
При измерении шумовых напряжений необходимо учитывать ряд специфических требований.
- Шумовое напряжение может иметь большие выбросы, превышающие в 3-4 раза его среднее квадратическое значение. Поэтому протяженность квадратичного участка ВАХ детектора должна быть большой, при этом не должно быть ограничения шумового напряжения в усилителях, включенных до схемы детектора. Амплитудная характеристика входного усилителя должна быть линейной до уровня, вероятность превышения которого шумовым напряжением невелика. Обычно этот уровень выбирают равным утроенному среднему квадратическому значению напряжения.
- Спектральная плотность шумового напряжения обычно занимает широкую полосу частот. Усилители, включенные до нелинейного устройства, не должны вносить линейных искажений.
- При измерении показания вольтметра определяются реализацией исследуемрго процесса за конечное время накопления, т. Е. вольтметр измеряет среднее квадратическое значение отдельных реализаций шумового напряжения. Пусть исследуемый шум - стационарный эргодический случайный процесс и его математическое ожидание и дисперсия не зависят от времени. Показания вольтметра различны для разных реализаций, т. е. имеет место ошибка измерений, обусловленная конечностью времени накопления. Разброс показаний вольтметра от одной реализации к другой тем меньше, чем больше время накопления. При этом ошибка измерений также уменьшается. Для обеспечения требуемого времени усреднени в схеме вольтметра необходимо иметь фильтр, включаемый после нелинейного элемента. Роль фильтра может выполнять подвижная часть электромеханического прибора; в электронных приборах – это ФНЧ.
|
|
|
Генераторы шумовых сигналов (шумовые генераторы) вырабатывают флуктуационные напряжения с определенными (заданными) вероятностными характеристиками.
|
|
|
Основной узел шумового генератора – задающий генератор (рис.1). Его сигналы должны иметь равномерную спектральную плотность мощности по всей требуемой полосе частот (теоретически это белый шум). В задающем генераторе используются физические явления, при которых возникают достаточно интенсивные шумы со статическими характеристиками и параметрами, поддающимися достаточно несложному математическому анализу.
Рис. 1. Структурная схема шумового генератора.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 721; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!