Обзор развития, современное состояние и значение метрологии
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
. Помехи разделяют на помехи нормального и общего вида. Помехи нормального вида (например, наводки на соединительные провода) - это помехи, эквивалентный генератор которых Uп? включается последовательно с источником измеряемого напряжения (рис.9.4). Помеха общего вида возникает из-за разности потенциалов между источником измеряемого напряжения Uх и точкой заземления прибора (эквивалентный генератор Uп?? с внутренним сопротивлением Ri на рис.9.4).
Для уменьшения действия помех нормального вида (главным образом помехи от переменного напряжения промышленной частоты - 50 Гц) применяют фильтры и специальные принципы действия ЦИУ, например, с интегрированием входного сигнала.
Для борьбы с помехами общего вида электрическую схему и конструкцию прибора выбирают так, чтобы сопротивление контура для тока помехи через Rвх было максимальным. Это достигается, например, изолированием входной цепи прибора от его корпуса.
Ослабление действия помех в цифровых вольтметрах постоянного тока характеризуют коэффициентом подавления помехи
где UП - напряжение источника помехи;
DU - изменение показаний прибора под действием помехи.
Современные ЦИП, выпускаемые для измерения различных физических величин, имеют высокие метрологические характеристики, как правило, превосходящие характеристики соответствующих аналоговых средств измерений. Это обусловило широкое применение ЦИУ.
К достоинствам ЦИП относят высокое быстродействие, большую точность измерений при полной автоматизации процесса измерений, удобство отсчета и регистрации результатов измерений, возможность сопряжения с вычислительными комплексами и устройствами, возможность дистанционной передачи результатов измерения без потерь точности и т.д.
В настоящее время в ЦИУ широко применяют большие интегральные схемы (БИС) микропроцессоров, оперативных и постоянных запоминающих устройств (ОЗУ и ПЗУ) и других элементов микропроцессорной техники.
Область применения ЦИУ постоянно расширяется. Они находят применение как в лабораторных, так и в производственных условиях для измерения различных электрических и неэлектрических величин: напряжения постоянного тока, частоты, временных интервалов, температуры, линейного и углового перемещения, давления и т.д.
В цифровых вольтметрах (ЦВ) в качестве отсчетного устройства используются цифровые знакосинтезирующие индикаторы на основе светодиодных матриц (например, В7-21А) и жидкокристаллических индикаторов ЖКИ (пример - М830В фирмы Mastech). Дорогие модели мультиметров и скопметров (например, фирмы Fluke) могут иметь цветной ЖКИ-дисплей. Индикаторное табло (дисплей), помимо непосредственного отражения результата измерений, как правило, индицирует также сигнал перегрузки, знак полярности, род и диапазон измеряемой величины. В целях расширения показаний поддиапазона при измерении физической величины, значение которой несколько превышает конечное значение установленного предела измерений, вводят дополнительный разряд с неполной индикацией. Широкое использование в качестве элементной основы интегральных микросхем позволяет создавать на базе ЦВ многофункциональные приборы - мультиметры, способные производить измерения не только тока и напряжения, но и сопротивления, емкости, индуктивности. Цифровые мультиметры в настоящее время являются одними из самых распространенных электроизмерительных приборов.
Поскольку обязательным функциональным элементом ЦВ является АЦП, цифровые вольтметры различают по методу аналого-цифрового преобразования: последовательного счета (с время-импульсным преобразованием, с преобразованием напряжения в частоту - интегрирующие и двойного интегрирования), последовательного приближения (поразрядного кодирования или с кодово-импульсным преобразованием) и др. Наибольшее распространение получили ЦВ интегрирующие и двойного интегрирования.
Работа интегрирующих вольтметров непрерывного интегрирования основана на методе преобразования напряжения в частоту. Частота повторений импульсов, пропорциональная входному напряжению, измеряется электронно-счетным частотомером.
Погрешность измерений цифровых вольтметров определяется по формуле
? = [с + d•(Uк/Uп - 1)]
где c и d - постоянные числа, характеризующие класс точности вольтметра; Uк - конечное значение установленного предела измерений; Uп - показания прибора.
Метод время-импульсного преобразования в сочетании с двойным интегрированием позволяет эффективно ослабить влияние помех, измерить напряжение обеих полярностей, получить входное сопротивление, равное единицам ГОм, и малую погрешность измерения без предъявления особых требований к постоянству линейно изменяющегося напряжения.
на рис.9.5, а представлена структурная схема цифрового вольтметра двойного интегрирования.
Принцип действия прибора основан на преобразовании измеряемой величины в пропорциональный ей интервал времени с последующим преобразованием этого интервала в дискретную форму и в цифровой код.
Рисунок 9.5
Управляющее устройство УУ задает цикл измерений Тц и вырабатывает импульс первого такта длительностью Т1 (рис.9.5, б). В течение интервала времени Т1 электронный ключ SA находится в исходном состоянии и измеряемое напряжение Uх через входное устройство ВУ поступает к интегратору и сообщает конденсатору С количество электричества
В момент окончания импульса Т1 УУ от