39. Цифровые измерительные приборы. Основные принципы построения, структурная схема.

Цифровые приборы - измерители электрических величин с циф­ровой индикацией, в которых используется цифровой метод измерения. Цифровые приборы получают результат измерения в виде числа.

В основу принципа работы цифровых приборов положен компенса­ционный метод, где измеряемое напряжение или элект.величина, преобразованная в напряжение, сравниваются с известным - компенсирующим. Момент равенства этих напряжений определяется сравнивающей схемой, а отсчетное устройство регистрирует значения компенсирующего напряжения для этого момента времени в цифровой форме.

Основным узлом цифрового прибора является устройство для преобразования измеряемого напряжения в соответствующие цифровые отсчеты (аналого-цифровой преобразователь АЦП).

Способов выполнения данной операции в настоящее время извест­но много. Широкое распространение получили АЦП с преобразованием измеряемого напря­жения во временной интервал. В качестве сравнивающего (опорного) используется пилообразное напряжение.

Схема АЦП.

Аналого-цифровой преобразователь состоит из компаратора К, ге­нератора пилообразного опорного напряжения ГПН, кварцевого гене­ратора КГ, вентильного ключа (стробирующей системы) KB и счетчика импульсов СИ. Посредством компаратора (устройства для сравнения напряжений) сравнивается аналоговое измеряемое напряжение U_x c пилообразно на­растающим U_s, создаваемым генератором пилообразного напряжения. Как только U_s достигнет опорного значения U_o, импульсы от кварцевого генератора через стробирующую систему начинают поступать на вход счетчика импульсов

{кварцевый генератор - измери­тельный генератор с высокой стабильностью частоты, обеспечиваемой кварцевым резона­тором). В момент достижения пилообразным напряжением значения измеряемого напря­жения стробирующая система прекращает доступ импульсов к счетчику. Импульсы, прошедшие на счетчик в течение того вре­мени, пока стробирующая система была от­крыта, подсчитываются, а их число индици­руется.

Число импульсов N, за время Δt соответ­ствует значению измеряемого напряжения: N=κ∙U_x, где к- коэффициент преобразования.

40. Устройство и принцип работы электродинамических измерительных механизмов.

В электродинамическом (ЭД) измерительных механизмах элементом подвижной части, участвующим в создании вращающего момента Мвр, является рамка , намотанная тонким проводом. Эта рамка помещена внутри конструкции, состоящей из двух неподвижных катушек. Принцип действия заключается во взаимодействии магнитных полей неподвижной и подвижной катушек, по которым протекают токи I₁ и I₂.

Вращающий момент Мвр в этом случае равен Мвр = I₁ ∙ I₂ ∂М_1,2/∂α

где М_1,2 —взаимная индуктивность между катушками, показания ИМ электродинамической системы пропорциональны произведению токов, протекающих по катушкам; градуировка шкалы на постоянном токе справедлива и для переменных токов. Достоинства этих приборов с ИМ электродинамической системы следующие: возможность перемножать измеряемые величины, т. е. измерять мощность; малая погрешность, так как в механизме нет железа. Недостатки: малая чувствительность; значительное потребление мощности; сложность конструкции; недопустимость перегрузки; нелинейность шкалы; влияние температуры, частоты и внешнего магнитного поля. Для уменьшения влияния магнитных полей электродинамические приборы часто изготовляют астатическими.