Цифровые измерительные приборы (ЦИП)

Электронные аналоговые вольтметры (ЭВ).

Электронные вольтметры представляют собой сочетание электронного преобразователя и магнитоэлектрического или цифрового измерительного прибора.

В отличие от вольтметров электромеханической группы электронные вольтметры постоянного и переменного токов имеют высокие входное сопротивление и чувствительность и малое потребление тока от измерительной цепи. Электронные аналоговые и цифровые вольтметры позволяют производить измерения в широком диапазоне напряжений и частот.

По роду тока электронные вольтметры делятся на вольтметры постоянного напряжения, переменного напряжения, универсальные и импульсные. Кроме того, выпускаются вольтметры с частотно-избирательными свойствами – селективные.

ЭВ постоянного тока выполняются по схеме(рис.6.1):

Ux

Входное устройство

УПТ

Измерительный механизм

Рис.6.1

Измеряемое напряжение U_x подается на входное устройство. Это многопредельный высокоомный делитель напряжения на резисторах. С делителя напряжение поступает на усилитель постоянного тока и потом на измерительный механизм. Делитель и усилитель постоянного тока ослабляют или усиливают напряжение до значений, необходимых для нормальной работы прибора. Одновременно усилитель обеспечивает согласование высокого сопротивления входной цепи вольтметра с низким сопротивлением рамки прибора магнитоэлектрической системы. Высокое входное сопротивление электронного вольтметра (несколько десятков МОм.) позволяет производить измерения напряжения в высокоомных цепях без заметных потерь мощности объекта измерения.

Чтобы обеспечить необходимую точность вольтметра к усилителям постоянного тока, применяемым в электронных вольтметрах, предъявляются жесткие требования в отношении линейности амплитудной характеристики, постоянства коэффициента усиления, температурного и временного дрейфа нуля.

Простейшими вольтметрами средних значений являются выпрямительные вольтметры, на основе пассивных преобразователей средневыпрямленных значений. Преобразователи выполняются на полупроводниковых диодах, работающих на линейном участке вольт-амперной характеристики.

На электронные вольтметры установлены классы точности от 0,1 до 25. Обычные классы точности 2,5; 4,0.

ЦИП называют приборы, которые в процессе измерения осуществляют автоматическое преобразование непрерывной измеряемой величины в дискретную с последующей индикацией результатов измерения на цифровом отсчётном устройстве. Можно регистрировать его и при помощи цифропечатающего устройства.

Аналоговая величина Х сначала преобразуется входным аналоговым преобразователем ВАП к виду, удобному для последующего преобразования (например, это высокоомный делитель). Затем, при помощи ЦАП производится её дискретизация и кодирование. ЦОУ превращает кодированную информацию об измеряемой величине в цифровой отсчёт, удобный для восприятия оператора.

Основой любого ЦИП является АЦП, который осуществляет дискретизацию, квантование и кодировку информации.

Дискретизация – процесс получения отсчётов измеряемой величины в определённые дискретные моменты времени.

Мы знаем, что дискретная величина это такая величина, между отдельными значениями которой заключено лишь конечное число других её значений (тогда как непрерывной величине соответствует бесконечное их число).

Здесь непрерывная величина X(t) заменяется последовательностью отсчётов X(t_к), взятых в некоторые моменты времени t_к. Обычно, промежутки времени между двумя последовательными отсчётами Δt = t_k+1-t_k выбирают одинаковыми. В этом случае шаг дискретизации постоянен.

Процесс квантования заключается в замене непрерывных значений величины X(t) конечным набором её дискретных значений X_n. Каждое из этих значений совпадает с одним из установленных уровней квантования, отстоящих друг от друга на интервал квантования (шаг).

Иначе – непрерывное значение величины заменяют значениями уровней квантования в соответствии с некоторым правилом. Тогда вместо непрерывных значений величине приписывают значения ближайших уровней.

Кодирование – процесс представления численного значения величины определённой последовательностью цифр или сигналов, то есть кодом. Для преобразования цифрового кода в напряжение, воздействующее на цифровое отсчётное устройство и формирующее показание ЦИП, используют устройство, называемое дешифратором.

Дата добавления: 2014-01-05