материалы за 2021г / лекции презентации / Лекция 12. Средства измерений. Измерение напряжений
.pdf
Национальный исследовательский университет «МИЭТ» ИНСТИТУТ МИКРОПРИБОРОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Метрология и электрорадиоизмерения
Курс лекций
Лекция 12 Средства измерений. Цифровые вольтметры
Калеев Дмитрий Вячеславович
Доцент Института микроприборов и систем управления, к.т.н. kaleev@org.miet.ru
ИНСТИТУТ МИКРОПРИБОРОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ |
Лекция 12 |
На этой лекции
•Средство измерений
•Что такое измерительный преобразователь;
•Разновидности измерительных преобразователей и их примеры;
•Аналоговые измерительные приборы;
•Цифровые измерительные приборы.
Средство |
измерения |
– |
техническое |
средство, |
предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящие и(или) хранящие единицу физической величины, размер которой принимают неизменным (в пределах установленной погрешности) в течение известного интервала времени
По техническому исполнению:
1.Измерительный преобразователь
2.Мера
3.Измерительный прибор
4.Измерительная установка (Измерительная машина)
5.Измерительная система (Измерительно-вычислительный комплекс)
2
ИНСТИТУТ МИКРОПРИБОРОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ |
Лекция 12 |
Измерительные преобразователи
Измерительный преобразователь – техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.
|
|
|
|
|
y(x) |
1 |
x(t) |
|
|
y(x, , t) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(t) |
|
|
|
|
|
|
|
ИП |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = kx |
|
|
|
|
1 - идеальный ИП: |
|
|
|
|||
2 - реальный ИП: |
y = k(1+ )x + |
0 + (F (x)) |
0 |
x |
||
|
|
|||||
- отклонение от прямой |
|
|
|
|||
0- смещение нуля |
|
|
|
|
||
(F (x)) |
- нелинейная составляющая |
|
|
3 |
||
ИНСТИТУТ МИКРОПРИБОРОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ |
Лекция 12 |
Разновидности измерительных преобразователей и их примеры
Первичный измерительный преобразователь (ПИП) осуществляет преобразование измеряемой физической величины в сигнал, чаще всего электрический.
Датчики температуры, давления, ускорения и прочие.
Промежуточный измерительный преобразователь осуществляет преобразование сигналов.
Масштабные преобразователи – усилители, делители напряжения, детекторы, умножители частоты, фильтры частот, АЦП, ЦАП, шунты, трансформаторы, аттенюаторы и т.д.
По форме преобразования: аналоговые, цифро-аналоговые, аналого-цифровые преобразователи
U А |
|
|
|
|
|
UЭ |
|
|
|
|
|
R |
+ |
x7 |
CD |
|
|
|
|
|
|||
|
−Kп7 |
|
|
|
|
R |
+ |
x6 |
2−1 |
a1 |
|
|
−Kп6 |
|
|
|
|
R |
+ |
x5 |
2−2 |
a2 |
N |
|
|
|
|||
|
−Kп5 |
|
2−3 |
a3 |
|
|
|
|
|
||
|
+ |
x1 |
|
|
Термопара |
|
|
|
|
||
|
− Kп1 |
|
|
|
АП |
|
|
|
|
|
|
CP |
|
|
|
|
|
|
R |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ЦАП |
|
|
|
|
|
|
|
АЦП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИНСТИТУТ МИКРОПРИБОРОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ |
Лекция 12 |
Цифровые измерительные приборы
x |
ПИП |
Y |
АЦП |
N1x |
ПЦК |
N2 x |
ЦИ |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ПИП – первичный измерительный преобразователь |
|
|
|
|
|
|
АЦП – аналого-цифровой преобразователь |
|
|
Цифровые вольтметры |
|
||
ПЦК – преобразователь цифровых кодов |
|
|
|
|
|
|
ЦИ – цифровой индикатор |
Интегрирующие ЦВ |
|
|
ЦВ мгновенных значений |
||
|
|
|
|
|
|
|
ЦВ двойного интегрирования
ЦВ частотноимпульсного преобразования
С АЦП времяимпульсного преоб.
С АЦП последовательного приближения
С АЦП поразрядного уравновешивания
Вычислительные ЦВ
5
ИНСТИТУТ МИКРОПРИБОРОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ |
Лекция 12 |
Цифровые измерительные приборы
• Диапазон измерений напряжения;
• Полоса рабочих частот;
• Входной импеданс;
• Время измерения;
• Разрешающая способность (шаг квантования входного напряжения);
• Разрядность ЦВ.
Структурная схема цифрового мультиметра
= + кΤ − 1
6
ИНСТИТУТ МИКРОПРИБОРОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ |
Лекция 12 |
ЦВ время-импульсного преобразования
1
|
U x |
|
|
U x |
|
|
|
|
N x f x = |
|
fx |
|
|
||||
x = |
|
|
tg |
||
tg |
|
|
|||
G1 – Генератор линейно-изменяющегося напряжения
7
ИНСТИТУТ МИКРОПРИБОРОВ И СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ |
Лекция 12 |
ЦВ двойного интегрирования
8