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.