Нарисовать структуру цифрового вольтметра времяимпульсного преобразования. Объяснить ее назначение и принцип работы. Каковы погрешность измерения, достоинства и недостатки прибора.
Рассмотрим преобразователь U → код с промежуточным преобразованием в Δt. Такой преобразователь называют АЦП последовательного счета.
Если речь идет об измерительном приборе, то говорят что вольтметр с ВИ преобразованием (или временным преобразованием). Структурная схема и временная диаграмма представлены на рисунках:
Принцип работы:
Напряжение Ux подается на ВУ представляющее собой масштабный преобразователь и далее на устройство сравнения УС. После запуска на УС подается Uк от ГЛИН. Одновременно сигналом запуска триггер устанавливается в состояние «1» и открывается & для прохода импульсов с генератора G на счетчик Ст. Вентиль & остается открытым до тех пор пока Uxk=Ukm. В момент равенства сигнал от УУ переводит триггер в состояние «0» и вентиль закрывается. Число импульсов поступающих на Ст.:
N=fo*Tx, Tx – время открытого состояния &.
Время Tx пропорционально U (измеряемому), т.е.
Относительная погрешность за счет нестабильности fо составляет
.
Погрешность дискретности δд возникает
при преобразовании Tx→код и является
следствием несовпадения частоты fо с
началом и концом интервала Tx. Абсолютное
значение δд составляет ±1 квант.
Сформулировать методы и перечислить приборы для измерения малых токов и напряжений.
Измерение малых напряжений и токов имеет большое значение во многих областях науки и техники: термометрии, фотометрии, кулонометрии, измерении сопротивлений изоляции, измерении ионизирующих излучений и др. Особенностью измерений малых напряжений и токов является чрезвычайно малая мощность источника сигнала. Используемые в настоящее время приборы для измерения малых напряжений имеют порог чувствительности до 10-12 В, Мощность, которую измерительные приборы потребляют от объекта измерения, составляет 10-18..10-20 Вт.
Для измерения малых напряжений широкое применении нашли компенсационные схемы на интегральных операционных усилителях с глубокой последовательной обратной связью.
Схема
для измерения тока (а, в) и напряжения
(b,
c).
Для измерения напряжения U, действующего между какими-либо двумя точками электрической цепи, вольтметр 2 присоединяют к этим точкам, т. е. параллельно источнику 1 электрической энергии или приемнику 3.
Для измерения тока в цепи амперметр 2 или миллиамперметр включают в электрическую цепь последовательно с приемником 3 электрической энергии.
Приборы: вольтметр, амперметр, гальванометр.
Сформулировать методы и перечислить приборы для измерения средних токов и напряжений.
Для измерения средних токов можно использовать прямые и косвенные измерения. Для измерения напряжений используют только прямые измерения.
При прямых измерениях ток и напряжение можно измерять приборами магнитоэлектрической, электромагнитной, электродинамической и ферродинамической систем, а также электронными и цифровыми приборами. Напряжение можно измерять приборами электростатической системы и потенциометрами постоянного тока.
Наиболее точные приборы магнитоэлектрической системы, предназначенные для измерения средних токов и напряжений, имеют класс точности 0,1.
Преимуществом потенциометров и цифровых приборов является малое потребление мощности.