Обобщённые структурные схемы измерительных приборов.

По структурному принципу построения различают измерительные приборы прямого преобразования и сравнения. Приборы прямого преобразования состоят из последовательно соединённых измерительных преобразователей, содержат отсчётное устройство, и их выходной сигнал доступен для непосредственного восприятия наблюдателем.

 

 

ПР – преобразователь;

ОУ –отсчётное устройство.

Общий коэффициент передачи прибора прямого преобразования:

 

 

где х и y – выходной сигналы, Ki (1, 2, ...n)-коэффициенты передачи измерительных преобразователей. Чувствительность такого прибора S=dy/dx=K равна общему коэффициенту передачи.

Наименьшее значение измеряемой величины, которое можно обнаружить с помощью данного прибора, наз. порогом чувствительности. Разрешающую способность прибора обычно оценивают как разность двух близких значений измеряемой величины, при которой эти значения можно различить.

Средства измерений сравнения реализуют метод сравнения измеряемой величины с величиной, воспроизводимой мерой. Структ.схема:

 

 

СрУ – сравнивающее устройство.

Цепь прямого преобразования, состоящая из последовательно включённых измерительных преобразователей, охвачена отрицательной обратной связью (ОС). ОС реализует преобразователь ОС, управляющий мерой. СрУ обычно производит вычитание сигнала ОС Хос из входного сигнала Х, так что выходной сигнал средства измерений:

y=K(X-Xос). Сигнал ОС: Xос=Kос/y.

Кос – коэф-т передачи цепи ОС. Средства измерения могут быть реализованы с полным и неполным уравновешиванием. При полном уравновешивании Х=Хос и

y=X/Kос; S=1/Kос. Чувствительность такого средства измерения полностью определяется коэф-ом Кос и не зависит от коэф-та передачи цепи прямого преобразования. Метод измерений, при котором X=Xос, наз.нулевым.

Средства измерений чаще всего имеют комбинированную структуру и содержат несколько внутренних цепей ОС, а также преобразователи, не охваченные ОС.

16. АЦП – измерительные преобразователи, назначение которых состоит в автоматическом преобразовании измеряемой аналоговой величины в дискретную, представленную в виде цифрового кода. Все АЦП можно разделить на три группы: 1. с время-импульсным, 2.с частотно-импульсным преобразованиями и 3.поразрядного уравновешивания.

1. В основе метода положено преобразование измеряемой величины в интервал времени, заполняемый затем импульсами со стабильной частотой следования.

2. Входная аналоговая величина предварительно преобразуется в частоту следования импульсов. Цифровой код формируется посредством заполнения этими импульсами временного интервала строго определённой длительности.

3. Измеряемое напряжение сравнивается с набором образцовых, составленным по определённому закону. Эти напряжения поступают на устройство сравнения в соответствие с командами устройства управления. Последовательность работы задаётся генератором тактовых импульсов.

Цифровые измерительные приборы (ЦИП) – приборы, которые в процессе измерения осуществляют автоматическое преобразование непрерывной измеряемой величины в дискретную с последующей индикацией результата измерений на цифровом отсчётном устройстве или регистрацией его при помощи цифро-печатающего устройства. Основные характеристики: высокая точность, широкий рабочий диапазон, высокое быстродействие, получение результатов в удобной форме, возможность цифрового преобразования, автоматическое введение поправок и калибровка, автоматизация процесса измерения.

Недостатки: сложность, высокая стоимость и малая надёжность.

Основой всякого ЦАП служит АЦП, который выполняет дискретизацию, квантование и кодирование информации.