Расчёт параметров измерительных приборов для измерения электрического тока, напряжения и сопротивления, определение их метрологических характеристик
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ивное число степеней свободы
Коэффициент охвата
Суммарную стандартную неопределенность
электрический ток напряжение сопротивление измерение
6. Разработка функциональных схем измерительных преобразовалей средств измерений различных физических величин цифровыми методами. Определение их метрологических характеристик
Исходные данные
Функциональный генератор состоит из инвертирующего интегратора и неинвертирующего триггера Шмитта. В качестве датчика давления используется интегрирующий конденсатор.
В качестве датчика давления используется интегрирующий конденсатор, который включен в измерительный мост. При изменении давления изменяется расстояние между обкладками конденсатор, следовательно, изменяется емкость конденсатора , т.к.
относительная диэлектрическая проницаемость пространства между обкладками, диэлектрическая проницаемость в вакууме (Ф/м), Sплощадь обкладок, dрасстояние между ними.
Процесс измерения состоит из следующих этапов:
. Изменение давления при помощи первичного измерительно преобразователя преобразуется в электрический сигнал. Перед началом измерений мостовую схему уравновешивают. При изменении ёмкости конденсатора мост выйдет из состояния равновесия и между точка Aи Б возникает напряжение.
. Величина напряжения при помощи интегратора преобразуется пилообразное напряжение, а далее при помощи триггера Шмитта уже получаются серия периодических импульсов, длительность которых пропорциональна значению напряжения. Устройство, при помощи которого осуществляется это преобразование, называется преобразователем напряжение-время.
. Интервал времени при помощи счётчика импульсов преобразуется в двоичное число. Счетчик подсчитывает импульсы, поступающие с тактового генератора, в течение времени tx. По окончании этого измерительного интервала в момент времени t2 ждущий мультивибратор (одновибратор) М1 вырабатывает короткий импульс, по которому триггер-защелка запоминает содержимое счетчика для последующих преобразований. В момент времени t3 на счетчик поступает импульс от одновибратора М2, и его показания сбрасываются. Таким образом, электронный вентиль, пропускающий на счетчик импульсы очень стабильной частоты fc, открыт только в течение интервала tx, а в остальное время он закрыт.
. Информация в двоичном коде переводится в десятичный и отображается на дисплее в виде светящихся цифр. Эта функция выполняется при помощи дешифратора, устройства управления ЖК дисплеем.
Пусть N - это общее число импульсов, прошедших через электронный вентиль за время tx, тогда . Таким образом, число посчитанных счетчиком импульсов будет пропорционально времени tx(, а, следовательно, и неизвестной величине давления.
Точность измерений зависит в основном от стабильности и точности тактового генератора, а также измеряемый интервал времени должен быть значительно больше периода тактового генератора. Очевидно, что здесь не будет никакой неопределенности результатов, как это происходит в случае измерений с помощью аналогового прибора. Разрешающая способность такого прибора можно улучшать почти до бесконечности, увеличивая количество цифр на дисплее. В данном приборе нет механических частей, поэтому погрешности, связанные с трением, здесь не требуется контролировать и компенсировать вращающие моменты, следовательно, конструкция будет менее хрупкой. Возможно дальнейшая обработка результатов при помощи компьютеров и микропроцессоров.
Но не всё так идеально! Значительная погрешность измерений может появиться, если измеряемый период времени сравним с величиной периода тактового генератора .
где На рисунке 15 показаны счётные импульсы при т.е. предполагается, что последовательность тактовых импульсов имеет 50% коэффициент заполнения. Если событие А произошло в момент времени tA, находящийся в интервале АВ, число посчитанных импульсов будет равно (а + 1), а если tA лежит в интервале ВС, количество импульсов составит а.
Рис.15. Погрешность при измерении времени
В этом случае погрешность измерений можно определить следующим образом
Для b ? 1/2 можно аналогично записать
Например
А) определим максимальную относительную погрешность при измерении интервала времени, равного 15мкс, при частоте генератора тактовых импульсов 70кГц.
В данном случае
Следовательно, Рассчитаем погрешность
Б) определим максимальную относительную погрешность при измерении интервала времени, равного 15.2мкс, при частоте генератора тактовых импульсов 11МГц.
В данном случае
Следовательно, Рассчитаем погрешность
Вторая важная характеристика цифровых измерительных приборов - это разрешающая способность. Она определяет минимальный интервал времени, который можно измерить. Теоретически, не существует нижнего предела измерения частоты, но на практике при увеличении периода ухудшается разрешающая способность, что и является ограничивающим фактором. Диапазон измеряемых частот настраивается выбором соответствующей тактовой частоты fc.
Заключение
В результате данной курсовой работы были закреплены знания об
-элементах электрических измерительных цепей: измерительных резисторах для цепей переменного тока, измерительных конденсаторах, из