8.5 Цифровые приборы

В цифровом измерительном приборе ЦИП входной измеряемый сигнал преобразуется в дискретный сигнал и представляется в цифровой форме. Дискретный сигнал - это прерывистый сигнал, в котором информация содержится не в интенсивности сигнала, а в числе элементов сигнала (например, импульсов) и их взаимном положении во времени и простран­стве. Система таких сигналов называется кодом.

Цифровые измерительные приборы получают широкое распространение благодаря следующим своим достоинствам: отсутствие субъективных ошибок считывания; высокая точность, достигаемая повышением разрядности кодов; возможность использования результата измерения для цифровой печати, для обработки в ЭВМ или в микропроцессорных устройствах; возможность полной автоматизации процесса измерения, например, с использованием встроенных микропроцессоров.

В то же время, цифровые приборы характеризуются высокой слож­ностью и относительно большой стоимостью.

В ЦИП входная аналоговая величина преобразуется в цифровую форму и индицируется на цифровом индикаторе. Процесс преобразования

аналоговой величины в цифровую называется аналого-цифровым преобразованием, а сам преобразователь – аналого-цифровым преобра­зователем АЦП.

N

X ВУ АЦП ЦИ

Устройство Управления

Рис. 8.30 - Структурная схема цифрового измерительного прибора

Обобщенная структурная схема ЦИП показана на рис. 8.30. Изме­ряемая величина X подается на входное устройство ВУ, осуществляющее масштабирование величины и фильтрацию помех. Аналого-цифровой преобразователь АЦП преобразует исходную аналоговую величину X в цифровой код М, который индицируется цифровым индикатором ЦИ, а также может выдаваться во внешние устройства. Устройство управления УУ вырабатывает управляющие сигналы, необходимые для нормальной работы всех функциональных узлов.

АЦП широко используется в качестве самостоятельного преобразователя, вне ЦИП, например, для связи датчиков с цифровыми преобразователями и ЭВМ. В этом случае ЦИ отсутствует.

По виду измеряемых величин ЦИП подразделяются на:

вольтметры постоянного и переменного тока, омметры и мосты постоянного и переменного тока, частотомеры, комбинированные приборы (мулътиметры). Кроме этих приборов широкого применения в различных

отраслях производства разрабатываются и применяются специализиро- ванные цифровые приборы для измерения технологических параметров.

Нормирование погрешности цифровых приборов и аналого- цифровых преобразователей может производиться несколькими способами:

1) заданием абсолютной погрешности в единицах отсчета;

2) заданием приведенной погрешности;

3) заданием относительной погрешности в виде двучлена:

x_k

δ ═ ± (a+b ——) ,

x

где а, b - постоянные коэффициенты; x_k- конечное значение диапазона измерения.

Важной проблемой в цифровых приборах является борьба с поме­хами. Для этого используют специальные схемные и конструктивные ре­ шения. В числе последних - подключение входных сигналов коаксиаль­ным кабелем, экранирование прибора.