Метрология / Шпоры метрология 26-30

26. Цифровые и аналоговые мультиметры. Структурные схемы и виды мультиметров.

Мультиметры служат для :

1) измерения U,R,I 2) поиска разрыва цепи

3)измерения параметров транзисторов 4)температуры

Основа мультиметра- вольтметр т.к. I,R измеряется путем измерения напряжения на r_ψ и R_x

r_ш- набор сопротивлений, которые переключаются при изменении диапазона сопротивлений.

Измерение сопрот. :

Источник тока I=const, U_x=R_x × I

Схема цифрового мультиметра:

Виды Мультиметров:1)Мультиметры

2)Токовые Клещи(позволяют измерять ток без разрыва цепи путем измерения магнитного поля вокруг проводника.)3)Стационарные мультиметры

4)Мультиметры со встроенным осциллографом

27. Структурная схема измерит. системы и назначение ее осн блоков.

Измерительные системы(И.С.)

И.с. состоит из 2х частей: компьютера и измерительных модулей и плат, в которой аналоговый сигнал преобразовывается в цифровой формат данных для ввода в ПК.

И.с. – совокупность функционально объединенных мер, измерит. приборов, измерительных преобразователей и ПК, размещенных в разных точках контролируемых объектов с целью измерения одной или нескольких физических величин и выработке сигналов.

И.с. используются для измерения и управления

(рис.) «Структурная сх измерит системы»

ОИ - Объект измерения, датчик(первичные преобразователи) – преобразовывают физические величины в электрические

ЦД – цифровые датчики (датчики с цифровым выходом, преобразователи в цифровые сигналы). Они являются самостоятельными устройствами.

ЦР – цифровой регулятор (регистр) . Позволяет управлять объектом цифровым двоичным кодом.

АР - аналоговый регулятор – для управления объектом аналоговыми сигналами.

Структурная схема измерительных систем:

ВУ – входное устройство. Предназначенное для преобразования амплитуды и формы входного сигнала к заданному уровню, находящ в рабочем диапазоне АЦП.

28. Генераторные модули измерит. системы.

Генераторный модуль (рис)

Получение сигнала на выходе генератора происходит в 2 этапа:

1)На экране монитора задаются параметры сигнала : форма, частота, размах. После задания функции она оцифровывается и запоминается в виде двоичных кодов.

2)Данные из ОЗУ ПК загружаются в ОЗУ модуля. Генерация сигнала начинается с включением тумблера. С каждым тактовым импульсом последовательно из ячейки ОЗУ цифровой код поступает в ЦАП, который преобразовывает цифровой в аналоговый сигнал. Для непрерывности, генерация сигнала происходит многократное чтение данных из ОЗУ . Для этого, в ОЗУ запоминается кратное число периодов сигнала.

29. Платы ввода-вывода данных для измерений и управления внешними устройствами. Характ-ки.

Плата служит для сбора данных, их программной обработки и управления внутренними устройствами по заданной программе через цифровой вывод и ЦАП.

Коммутатор- это ключ который последовательно подключает выбранные каналы к АЦП. Он содержит сх. выб. хранения для одновременного запоминания вх. сигнала с помощью конд-ра.

Таймер - программируемый генератор тактовых импульсов. Формирует импульсы запуска АЦП.

ЦАП имеет 2 аналоговых выхода.

Цифр. вв/выв. : для обмена данными с внешними устройствами путем чтения байтов из буфера ввода или записи в буфер вывода.

Интерф. у-во – это согласованное устройство между внутренней шиной платы и магистрального PCI системной платы ПК.

Состоит из буфера регистра, дешифратор адреса и формирователя запросов для прямого доступа к памяти.

Прогр-е платы вв/выв осуществляется путем записи команд или данных по адресам устройств платы и ли чтения данных из устройств платы.

Плата служит для ввода аналоговой и цифровой информации в ПК и вывода сигналов из ПК для управления внешними объектами.

30. Определение случайных и систематических погрешностей.

Абсолютная погрешность:

∆= - Ᾱ(-ср. значение)

Относительная погрешность:

γ= ( характеризует качество измерений)

Погрешности делятся на 3 группы:

1)Систематические

2)Случайные

3)Грубые(промахи)

Систематическая погрешность-погрешность, которая постоянна, или закономерно изменяется при повторных измерениях. Её можно заранее учесть и иногда исключить (вычесть из всех значений).Для исключения погрешности используют методы сравнения, замещения и компенсации

Случайная погрешность- на результаты измерений влияют так же случайные факторы, случайную погрешность можно выявить в результате многократных измерений одной и той же величины.

В суммарную погрешность входят оба вида погрешности.

28.

27.

ВУ включает аттенюатор и усилитель, фильтры, преобразователи переменного тока в постоянный , схема выборки хранения, коммутатор.

ЦВВ – цифровой ввод-вывод. Служит для получения сигнала от объекта измерений; управления объектами цифровыми кодами. Содержит 2ViP(8 бит)

Таймер – выравнивает период сигнала образцовой частоты, задает такт частоты работы АЦП и других устройств.

ЦУ – цифровые устройства для аппеляции ц.с. внутри измерительного модуля(умножители, фильтры и преобр. Фурье)

ЦАП – цифроаналоговый преобразователь. Используется для измерения генераторов и для управления объектом а.с.

ОЗУ - для запоминания данных, поступающих на входы ИС V_озу=(1-1000) кБ

ПЗУ – для хранения информации, внутреннего управления ИС(BIOS)

МП – микропроцессор для управления измерениями модулем

КП – канал передачи. Преобразует данные машинной шины к стандартному интерфейсу ПК или к приборному интерфейсу.

Если измеряемый модуль – это плата ввода/вывода, то ее уст. В слоты ISA , PCI, а канал передачи обеспечивает прямую передачу данных через адресное пространство ПК.

Осциллогр. модуль – предназначен для отображений формы сигнала на мониторе ПК и сохранения сигнала в памяти.

26.Схема аналогового мультиметра

Преимущества аналоговых мультиметров:

-Наблюдение напряжения в динамике

-Легче следить за стрелкой вольтметра, чем на цифровом.

Недостатки:

-Низкое входной сопротивление

-Низкая чувствительность на переменном токе(диоды не открываются)

-большая погрешность

-Нелинейность шкалы при измерении R

Преимущества цифровых мультиметров:

1)Большое входное сопротивление 1 Мом (Слабое влияние на цепь при подключениии)

2)Маленькая погреш(0,02%-1% от измер значения)

3)Высокая чувствительность мВ и мкА

4)Функц-е возможности(авт. выбор пределов U,I,R)

5) Удержание показаний (HOLD)

6)Измерение max, min, avr

7)Подкл. к ПК для перед. данных и управл.мультим-м

8)Имеется таймер включения питания

9)Может иметь аналоговую цифровую шкалу

30.

Плотность вероятности:

∆x=0.1 В

Относительная частота – вероятность.

P=

Если n→∞, то гистограмма

P(∆≤∆x≤∆)=

Для описания вероятности также используется функция распределения вероятности

F(∆) и плотность распределения вер-ти f(∆)

f(∆)=Р(x)

f(∆)=

F(∆)=

29.

Параметры платы:

1)16 аналоговых входов(или 8 дифференц. входов)

2)АЦП-12 бит, рабочее напряжение ±5В( →4096 уровней ∆U==2.4 мВ

3)Частота дискретизации -200 кГц

4)ЦАП-12 бит, 2 выхода

5)Цифровой порт входа/выхода

8 бит - вход,8 бит выход(уровень ТТЛ, 1-5В,0-0В)

Нет делителей(т.к. разрядность АЦП большая)

Таймер формирует импульсы запуска АЦП, а также работает как самост программируемый генератор прямоугольных импульсов.

ЦАП нужен для формир-ия аналог. сигнала.

Цифровой порт нужен для получения и управления цифровыми данными.

Устройство сопряжения- это согласующее устройство между внутренней шиной платы и шиной PCI (ISA)

Содержит: 1) Буферные регистры, чтобы плата не оказывала влияния на работу ПК,

2) Дешифратор адреса –для управления всеми элементами платы, т.к. каждый имеет свой адрес

3) Формирователь запросов для прямого доступа к памяти ПК (ОЗУ)