Цифрові вимірювальні прилади. Їх класифікація.
Цифровим вимірювальним приладом (ЦВП) називається засіб вимірювання, який виробляє дискретні сигнали вимірюваної інформації, покази якого подано у цифровій формі.
На відміну від аналогових засобів вимірювання в ЦВП обов’язково автоматично виконується дискритизація вимірюваної величини у часі, квантування її по рівню, кодування інформації.
Подання вимірювальної інформації у вигляді коду забеспечує зручність її реєстрації і обробки, можливість довготривалого зберігання у пристроях пам’яті без втрат, передачу на віддаль без спотворення, безпосередній ввід в ЕОМ для обробки, а також виключає суб’єктивні похибки, які може вносити оператор при реєстрації показів приладу.
Класифікують ЦВП за такими ознаками:
– вид вимірювальної величини;
– точність;
– швидкодія;
– форма подання вихідної інформації.
Класифікація аналого-цифрових перетворень.
Існують різні методи аналого-цифрового перетворення, які можна класифікувати за різними ознаками:
– за видом вхідної перетворюваної величини;
– за способом порівняння з одиницею величини, структурною схемою тощо (рис. 7.1).
Залежно від роду перетворюваних величин та використаного методу квантування можна виділити три основні способи аналого-цифрового перетворення:
– з квантуванням просторових параметрів;
– частотно-часових параметрів;
– параметрів інтенсивності вимірювальних сигналів.
Цифрові вимірювальні прилади прямого і зрівноважувального перетворення
В залежності від способу перетворення ЦВП поділяються на прилади прямого і зрівнювального перетворення.
В ЦВП прямого перетворення відсутній загальний зворотній зв’язок. Вони мають високу швидкодію, але забезпечують високу точність вимірювання тільки при високій точності всіх вимірювальних перетворювачів.
ЦВП
зрівноважувального перетворення має
загальний зворотній зв’язок. Перетворювач
зворотнього зв’язку являє собою
цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП)
вихідного дискретного сигналу в
компенсуючу величину
однієї фізичної природи із вимірюваною
величиною Х(t)
Похибка ЦВП зрівноважувального перетворення мало залежить від похибок перетворювачів кола прямого перетворення, а визначається в основному параметрами ЦАП. Тому в ЦАП використовуються елементи високої точності та стабільності.
Рис. 7.3 Графіки що демонструють роботу ЦВП прямого та зрівноважувального перетворення
Різновиди цифрових вимірювальних приладів.
За видом вхідних фізичних величин ЦВП поділяють на такі групи:
Часових параметрів(частота, періоду, часового інтервалу, фази);
Постійного струму (напруги);
Змінного струму (напруги);
Параметрів R, L, C електричних кіл;
Просторових параметрів (переміщення і крутизна повороту).
В залежності від способу перетворення ЦВП поділяються на прилади прямого і зрівнювального перетворення.
В ЦВП прямого перетворення відсутній загальний зворотній зв’язок. Вони мають високу швидкодію, але забезпечують високу точність вимірювання тільки при високій точності всіх вимірювальних перетворювачів.
ЦВП зрівноважувального перетворення має загальний зворотній зв’язок. Перетворювач зворотнього зв’язку являє собою цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) вихідного дискретного сигналу в компенсуючу величину однієї фізичної природи із вимірюваною величиною . Похибка ЦВП зрівноважувального перетворення мало залежить від похибок перетворювачів кола прямого перетворення, а визначається в основному параметрами ЦАП. Тому в ЦАП використовуються елементи високої точності та стабільності.
В залежності від характеру зміни у часі компенсуючої величини ЦВП діляться на прилади розгортаючого та слідкуючого зрівноважування.