Радиоизмерения / Лекция 4. Цифровые мультиметры. Управление измерениями с ПК
.pdf
Н.С. Князев
РАДИОИЗМЕРЕНИЯ
Лекция 4. Цифровые мультиметры. Управление измерениями с ПК
Содержание
1.Цифровые мультиметры.
2.Управление измерениями с ПК
Князев Н.С. Радиоизмерения.
2
Лекция 4. Цифровые мультиметры. Управление измерениями с ПК
Значения напряжения
Среднее значение (постоянная составляющая):
Средневыпрямленное значение:
Для гармонического напряжения:
Коэффициенты амплитуды Ka и формы Kф:
Для sin сигнала: Ка=1,41; Кф=1,11
Князев Н.С. Радиоизмерения.
3
Лекция 4. Цифровые мультиметры. Управление измерениями с ПК
Значения напряжения
Князев Н.С. Радиоизмерения.
4
Лекция 4. Цифровые мультиметры. Управление измерениями с ПК
Вольтметры
Структурная схема аналогового электронного вольтметра
|
|
|
|
|
|
|
постоянного тока |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стрелочный прибор |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
Вх. устр. |
|
= |
|
|
УПТ |
|
= |
магнитоэлектрической |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
системы |
|
α |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Структурная схема аналогового электронного вольтметра для напряжений большого уровня
|
|
|
|
ВЧ. |
вход |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
U |
͠ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Вх. устр. |
|
|
|
|
|
Детектор |
|
|
|
УПТ |
|
|
|
|
Магнито- |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
электрическая |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
͠ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
α |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
͠ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
система |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Структурная схема аналогового милливольтметра |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Магнито- |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Вх. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Детекто |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
УПТ |
|
|
|
электрическая |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
устр. |
|
͠ |
|
|
|
|
͠ |
|
|
р |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
͠ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
система |
|
|
α |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Князев Н.С. Радиоизмерения.
5
Лекция 4. Цифровые мультиметры. Управление измерениями с ПК
Вольтметры
Детекторы: амплитудные (пиковые); среднего квадратического значения; среднего выпрямленного значения.
Амплитудный детектор
Uвыхода – максимальное (амплитудное) значение измеряемого U.
Детектор среднего квадратического значения
Синтез участка квадратичной ВАХ – методом кусочно – линейной аппроксимации.
Использование нескольких диодных ячеек
Князев Н.С. Радиоизмерения.
6
Лекция 4. Цифровые мультиметры. Управление измерениями с ПК
Цифровые вольтметры
Упрощенная схема:
Uх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uх’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цифровое отсчетное |
|
N |
||
|
Вх. устр. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
АЦП |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
устройство |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Управляющее
устройство
Типы цифровых вольтметров:
1.Кодоимпульсные (с поразрядным уравновешиванием);
2.Времяимпульсные (временные);
Князев Н.С. Радиоизмерения.
7
Лекция 4. Цифровые мультиметры. Управление измерениями с ПК
Цифровые вольтметры
Технические характеристики среднестатистического цифрового вольтметра постоянного тока:
•Диапазон измерений: 100 мВ; 1 В; 10 В; 100 В и 1000 В
•Входное сопротивление > 100 МОм
•Пороговая чувствительность (квант, единица дискретности) на диапазоне, например, 100 мВ: 1 мВ; 100 мкВ; 10 мкВ
•Помехоустойчивость
Точность цифровых вольтметров – предел допускаемой относительной основной погрешности
Uк – конечное значение диапазона измерений;
U – измеряемое напряжение.
Князев Н.С. Радиоизмерения.
8
Лекция 4. Цифровые мультиметры. Управление измерениями с ПК
Цифровые вольтметры
Реализуется принцип компенсационного метода измерения U
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цифровое |
|
|
|
|
|
|
|
Uкод |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
отсчетное |
||
Управляющее |
|
Uy |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
устройство |
||
устройство |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
x |
|
Uх’ |
Устройство |
|
Uср |
Прецизионный |
U0 |
Источник |
||
|
Вх.устр. |
|
|
|
|
опорного |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
сравнения |
|
|
|
делитель |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
напряжения |
|||
|
|
|
|
|
|
Uк |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uх’ сравнивается с компенсирующим Uк. Напряжение Uк имеет |
|||||||||||
несколько квантованных уровней, например, для измерения
U=100 B имеются уровни 80, 40, 20, 8, 4, 2, 1 В.
Князев Н.С. Радиоизмерения.
9
Лекция 4. Цифровые мультиметры. Управление измерениями с ПК
Цифровые вольтметры
Сравнение Uх’ и Uк проводится последовательно по командам устройства управления.
На выходе прецизионного делителя последовательно возникают Uк = 80, 40, 20 ,10, 8, 4,2,1 В.
Если Uк > Uх’ , то с устройства сравнения поступает сигнал Uср на отключение в делителе соответствующего звена для снятия Uк.
Если Uк < Uх’ , то устройств сравнения не вырабатывает Uср .
Из графиков на рис. 1 видно, что кодом аналогового напряжения Uх’=63 является: 01100011.
Такие вольтметры называются поразрядно - уравновешивающими.
Князев Н.С. Радиоизмерения.
10
Лекция 4. Цифровые мультиметры. Управление измерениями с ПК