13. Цифровые приборы. Общие сведения, классификация, погрешности.

Ц ифровой прибор (ЦП)l - измерительный прибор, в котором результаты измерения непрерывной величины (напряжения, силы тока, электрического сопротивления и др.) автоматически преобразуются в дискретные сигналы, отображаемые в виде чисел на цифровом индикаторе.

Основное достоинство - объективность отсчета, возможность повышения точности.

О собенности: 1) осуществляют дискретность во времени измерения 2) осуществляют квантование значений по уровню.

Основная погрешностьm ЦП складывается из: 1) погрешности дискретности (квантования по уровню, Δд) - методическая погрешность; 2) погрешность реализации дискретных уровней (Δp, возникает от несоответствия принятых значений уровней квантования их реальных значений.); 3) погрешность чувствительности

(Δч); 2,3 - инструментальные погрешности.

Δд = x_k - x

В зависимости от способа преобразования непредельной величины в код ЦП делят на:

1) ЦП последовательного счета

2) ЦП сравнения и вычитания

3) ЦП считывания (одного отсчета).

По измеряемой величине ЦП делятся на: вольтметры, частотометры, фазометры, омметры и т.д.

По применению технических средств ЦП делят на контактные и бесконтактные.

14. Цифровые приборы последовательного счета (время – импульсный вольтметр).

Ц ифровые приборы последовательного счета ЦИП последовательного счета- эти приборы основаны на использовании метода последовательного счета. При использовании метода последовательного счета происходит последовательное во времени сравнение измеряемой величины с известной, увеличивающейся или уменьшающейся скачками. Каждый скачок равняется шагу квантования по уровню.

Метод последовательного счета

Время–импульсный вольтметр. Обозначения на схеме: СУ- сравнивающее устройство. ГЛИН- генератор линейно-изменяющегося напряжения. ГИСЧ- генератор импульсов стабильной частоты. К- ключ. ПУ- пересчётное устройство (счётчик импульсов с преобразованием кода). ОУ- отсчетное устройство. Т- триггер (устройство с двумя устойчивыми состояниями).

По сигналу «пуск» сбрасывается предыдущее значение в ПУ, запускается ГЛИН и переключается триггер так, что его выходной сигнал открывает ключ К и импульсы ГИСЧ проходят на ПУ.

При достижении напряжения ГЛИН U_k значения U_x, СУ вырабатывает импульс СТОП

К- коэффициент, характеризующий скорость изменения напряжения U_k (наклон).

Число импульсов, прошедших на ПУ , где T₀ – период ГИСЧ.

Þ

Погрешности: 1) погрешность дискретности зависит от T₀ и t_max. Чем больше частота ГИСЧ, тем меньше Δд. Чем больше t_max, тем меньше Δд;

2) Погрешность. реализации дискретности уровней определяется нестабильностью ГИСЧ и ГЛИН; 3) Погрешность чувствительности определяется порогом чувствительности.

Недостаток: низкое быстродействие.

15. Мосты постоянного тока.

Измерительный мост - устройство для измерения электрических величин: сопротивлений, ёмкостей, индуктивностей и т. д. методом сравнения с образцовой мерой. Выполнен по схеме мостовой цепи с гальванометром в качестве нуль-индикатора, включённым в диагональ моста. Принцип действия измерительного моста основан на особенности работы мостовой цепи (см. рис.): разность потенциалов в точках С и D и, следовательно, ток через гальванометр в диагонали моста будут равны нулю при любых значениях ЭДС источника питания, если сопротивления плеч моста удовлетворяют равенству: R_х · R₄ = R₂ · R₃.

Измерительные мосты постоянного тока подразделяются на одинарные (4-плечие) – для измерения активных (омических) сопротивлений от 1 Ом – и комбинированные (одинарно-двойные) – для измерения сопротивлений в широком диапазоне. Электрическая схема одинарного 4-плечего моста постоянного тока:

Г – гальванометр; Е – источник питания моста; AС, CB, BD, DA – плечи моста; R₁ (R_х) – измеряемое сопротивление; R₂, R₃, R₄ – калиброванные установочные сопротивления

Мостовые схемы применяются для измерения параметров цепей; позволяют их измерять с высокой точностью. В зависимости от количества плеч существуют одинарные (четырехплечие) и двойные (шестиплечие) мосты.