Основные функциональные устройства измерительной цепи

Цена деления и чувствительность электроизмерительного прибора

Ценой деления электроизмерительного прибора С называется значение измеряемой величины, вызывающее отклонение стрелки прибора на одно деление шкалы. В общем случае цена деления зависит от используемого диапазона шкалы прибора (dХ) и числа делений в этом диапазоне (dN):

C = dX/dN, (1)

а для равномерной шкалы прибора

C = Xmax/Nш, (2)

где Хmaх - предел измерений (максимальное значение величины, измеряемое прибором); Nш - число делений шкалы.

Прежде чем приступить к каким-либо измерениям электроизмерительным прибором, нужно выбрать и установить предел измерений и рассчитать цену одного деления шкалы данного прибора.

Например, выбран и установлен на вольтметре предел измерения напряжения 3 В, максимальное количество делений на шкале 30, т.е. Х = 3 В, α = 30. Тогда С = 3 / 30 = 0,1В/дел.

Чувствительностью электроизмерительного прибора называется число делений, приходящихся на единицу измеряемой величины. Это есть величина, обратная цене целения прибора. Для неравномерной шкалы

S = dN/dX, (3)

для равномерной шкалы S = Nш / Xmax. Размерность [S] = [C-1] = дел/В.

Чем больше чувствительность, тем точнее прибор. Простейшие приборы имеют неизменную цену деления. Более удобны в работе многопредельные приборы, цена деления которых может меняться, например, ампервольтметры или тестеры, предназначенные для измерения нескольких электрических величин (тока, напряжения и сопротивления) на нескольких пределах измерения, т.е. с разной ценой деления.

1. Источники питания. Электрическая цепь может быть активной или пассивной. Электрические цепи (устройства), включающие внешние источники электрической энергии, называются активными, а не включающие таковых – пассивными.

Пример. Для получения вольт-амперной характеристики светодиода (источника светового излучения) мы должны пропустить через него электрический ток, а потому включить его в активную измерительную цепь, использовав источник питания (внешней энергии). А характеристики фотодиода (приемника светового излучения) мы можем получить и без внешнего источника энергии, использовав пассивную измерительную цепь. В этом случае источником электрической энергии является сам фотодиод, преобразующий световое излучение в электрический ток.

2. Усилители сигналов. Часто полезный сигнал бывает мал для того, чтобы его параметры могли быть непосредственно измерены с помощью измерительного прибора. Для усиления или выделения полезного сигнала из шумов служат усилители сигналов. Например, фототок фотодиода может быть слишком мал для его измерения с помощью амперметра. Но с помощью осциллографа его уже легко измерить, поскольку сам осциллограф содержит входной усилитель сигналов. Подобные усилители могут входить в измерительную цепь в виде отдельного прибора.

3. Генераторы сигналов. Для получения определенных характеристик исследуемого объекта на него приходится определенным образом воздействовать. В электрических цепях для этой цели служат специальные генераторы сигналов. Например, вольт-амперная характеристика светодиода может быть получена в измерительной цепи, включающей генератор синусоидального или пилообразного сигнала, который в данном случае является одновременно и источником внешней энергии.

4. Измерительные приборы. Для измерения значения электрических параметров сигналов служат собственно измерительные приборы (вольтметры, амперметры, частотомеры, измерители спектров, измерительные мосты и потенциометры и т. д.). К измерительным приборам относятся и более сложные устройства, позволяющие проводить не только «точечные» измерения, но и снимать функциональные зависимости (характеристики). К ним относятся различные самопищущие потенциометры (самописцы), характериографы и т. д.

5. Регистрирующие устройства. Результаты измерения (как на отдельных этапах, так и конечный результат) должны быть каким-то образом зафиксированы. Для этой цели служат регистрирующие устройства.

Развитие техники (появление микропроцессоров) привело к тому, что современные приборы чаще всего являются, во-первых, универсальными (совмещают в одном приборе многие перечисленные функции), во-вторых, совершают преобразования, производят измерения и регистрацию в цифровом виде. Последнее привело к тому, что современные устройства включают специальные узлы – АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь), функцией которых является преобразование непрерывного (аналогового) сигнала датчиков в цифровой код (в дискретный сигнал цифровой техники) и обратно. Кроме того, современные приборы обычно содержат еще и устройство, позволяющее передавать результаты измерения на компьютеры (интерфейс).

Дата добавления: 2014-01-05