Аналоговые и цифровые измерительные приборы Аналоговые приборы

Аналоговыми называют приборы, показания которых являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины. Стрелочные аналоговые приборы содержат отсчетное устройство, состоящее из шкалы и указателя, и измерительный механизм. Измерительный механизм воспринимает энергию измеряемого сигнала и преобразует ее в угловое перемещение некоторой подвижной части, жестко связанной с указателем. Для перемещения подвижной части нужно, чтобы на нее действовал вращающий момент. Если на подвижную часть больше ничего не действует, то она отклонится на столько, сколько допускает конструкция. Отклонение будет максимальным независимо от величины вращающего момента. Чтобы каждому значению вращающего момента соответствовало свое отклонение подвижной части, нужен противодействующий момент, встречный вращающемуся и возрастающему по мере увеличения угла поворота. Обычно он создается одной или двумя спиральными пружинами, которые при повороте подвижной части закручиваются (или раскручиваются). Подвижная часть вращается до тех пор, пока возрастающий противодействующий момент не станет равным вращающему. Пружины могут служить для подвода тока к подвижной части прибора. Часто противодействующий момент создается упругими растяжками, на которых подвешивается подвижная часть. При движении к положению равновесия подвижная часть, накопив некоторую кинетическую энергию, по инерции проходит это положение, а затем начинает совершать колебания. Для уменьшения времени успокоения используются успокоители. Они строятся так, чтобы момент успокоения возникал лишь при движении подвижной части. На шкалы наносятся отметки в виде коротких линий, интервал между которыми называют делением шкалы. Отметки шкалы, обозначенные числами, называют числовыми отметками шкалы. Шкалы могут быть равномерными или неравномерными. Наименьшее значение измеряемой величины называют начальным значением шкалы, наибольшее – конечным. Диапазон показаний определяют по начальному и конечному значениям шкалы. Под диапазоном измерений понимают область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности средства измерения. При равномерных шкалах обычно диапазон показаний и диапазон измерений совпадают. Неравномерные шкалы используются в устройствах, в которых возможны броски.

Обобщенная структурная схема цифровых измерительных приборов (цип)

Обобщенная структурная схема ЦИП может быть представлена в четырех вариантах. Измерительные преобразователи ИП и АЦП являются обязательными для всех вариантов схем.

Канал а-б, содержащий преобразователь кодов ПКК и цифровое отсчетное устройство ЦОУ, характерен для обычных ЦИП, не использующих цифровой обработки сигналов. Ветвь а-в включает преобразователь кодов, ЭВМ (программируемый микропроцессор) и далее преобразователь кодов и цифровое отсчетное устройство. Ветвь а-г характерна для ЦИП, использующих цифровую обработку сигналов с последующим преобразованием в аналоговую величину и соответствующее отсчетное устройство АОУ.

Структурные схемы ЦИП разделяются на схемы прямого и уравновешивающего преобразования. Если измеряемая величина удобна для непосредственного квантования (интервал времени или частота), то применяют структурную схему прямого преобразования. Если измеряемая величина неудобна для непосредственного квантования и ее нельзя преобразовать в интервал времени, но измеряемая величина удобна для сравнения (например, ток или напряжение), то используют схему уравновешивающего преобразования.

Основные достоинства ЦИП:

• высокое быстродействие

• высокая точность

• отсутствие субъективных погрешностей отсчета

• наличие на выходе кодового сигнала, удобного для запоминания, ввода в ЭВМ, цифрового преобразования

• возможность автоматической калибровки и автоматического введения поправки с целью уменьшения систематических погрешностей; возможность автоматической обработки результатов измерения с целью уменьшения случайных погрешностей и др.

Недостатки ЦИП:

• необходимость высокой линейности преобразователей

• сложность и высокая стоимость, что в условиях бурного развития микроэлектроники носит преходящий характер.