11. АВТОМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ РАЗЛИЧНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
11.1 АВТОМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН
11.1.1 Классификация автоматических средств электрических измерений
В качестве признаков классификации можно использовать:
- форму выхода,
- группу используемых методов,
- режим работы прибора во времени.
По форме выхода - аналоговые и цифровые.
По группе используемых методов измерений АИП подразделяются на приборы, основанные на использовании метода сопоставления с разомкнутой структурной схемой и приборы, основанные на использовании метода уравновешивания с замкнутой структурной схемой, а также комбинированные приборы.
По режиму работы во времени аналоговые и цифровые АИП уравновешивания можно разделить на приборы следящего и развертывающего уравновешивания.
11.1.2 ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ И ВРЕМЕННОГО ИНТЕРВАЛА.
Одним из перспективных направлений является цифровой синтез частот, в основе которого лежит система фазовой автоподнастройки частоты (ФАПЧ) с программируемым делителем частоты в цепи обратной связи.
Цифровые генераторы, использующие этот принцип, можно условно разделить на генераторы с целым коэффициентом деления и генераторы с дробным коэффициентом деления.
У генераторов с целым коэффициентом деления задающий генератор, управляемый напряжением, формирует диапазон методом ступенчатой аппроксимации синусоидальной функции.
Дробно-кратный синтез частот может быть осуществлен двумя методами: с помощью делителя с переменным коэффициентом и поглотителем, устанавливаемым в цепи ФАПЧ, или с помощью делителя с переменным коэффициентом деления (ДПКД), устанавливаемого после задающего генератора.
Второй метод синтеза основан на использовании дополнительного делителя частоты с коэффициентом деления m. При этом генератор, управляемый напряжением, вырабатывает синусоидальный сигнал, значение частоты fГ которого в n раз выше значения частоты fобр кварцевого генератора. После фильтрации и усиления в выходном блоке на выходе сформируется синусоидальный сигнал с частотой f вых = fГ /m , а так как fГ = n*fобр , то
Рис. 54. Принципиальная блок-схема счетчика.
Устройство согласования по уровню ослабляет или усиливает сигнал; преобразует постоянный ток в переменный, изменяет крутизну фронтов сигналов, сжимает сигнал.
Генерация селекторных (квантующих) импульсов осуществляется с помощью стабильного генератора.
Входной и селекторный сигналы подаются на программируемые делители.
Счетчик можно использовать в нескольких режимах для измерения: частота, период, отношение временных интервалов.
11.1.2.1 Измерение частоты.
При измерении частоты счетчик работает как частотомер (рис.55).
Рис.55. Принципиальная схема частотомера.
Генератор селекторных импульсов управляет включением и выключением селектора.
11.1.2.2 ИЗМЕРЕНИЕ ПЕРИОДА.
При измерении периода используется схема (рис.56), в которой входной сигнал управляет включением и выключением селектора.
Рис.56. Принципиальная схема измерения периода.
11.1.2.3 ИЗМЕРЕНИЕ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ.
При измерении интервалов времени используется схема (рис.57), в которой селектор управляется отдельными старт- и стоп-сигналами, а счетчик суммирует квантующие импульсы за время и определяет его продолжительность.