12. Цифровые вольтметры с двойным интегрированием. Принцип работы, преимущества

Цикл измерения при этом методе состоит из двух интервалов времени Т1 и Т2, задаваемых соответственно длительностью импульса Т1 и паузой Т2 между импульсами. В начальный момент схема управления вырабатывает прямоугольный импульс Т1 с крутыми фронтом и срезом. В момент появления фронта электронный ключ К1 замыкается в положение 1 и на вход интегратора подается измеряемое постоянное напряжение. Начинается процесс интегрирования «вверх», при котором выходное напряжение интегратора растет по линейному закону. Крутизна этого напряжения (угол наклона α прямой 1 на рис. 44 б) пропорциональна значению измеряемого напряжения Uизм.

Продолжительность процесса интегрирования «вверх» равна длительности Т1 управляющего импульса. По окончании импульса Т1 триггер T перебрасывается из состояния 0 в состояние 1, одновременно схема управления переводит ключ К1 из положения 1 в положение 2. В результате вход интегратора подключается к источнику образцового напряжения , полярность которого противоположна полярности измеряемого напряжения . Начинается процесс интегрирования «вниз», при котором выходное напряжение интегратора линейно убывает. Крутизна этого напряжения (угол наклона β прямой 2 на рис. 44 б) прямо пропорциональна значению Uобр. В момент равенства 0 этого напряжения схема сравнения откликается выходным импульсом, который размыкает ключ К2 и возвращает триггер в исходное состояние. За время открытого триггера на его выходе формируется прямоугольный импульс длительностью ∆t. В результате через временной селектор с генератора счетных импульсов поступает определенное количество импульсов на счетное устройство. Число этих импульсов ограничивается длительностью импульса триггера, то есть интервалом ∆t, который прямо пропорционален измеряемому напряжению :

∆t = Uизм*T1/Uобр

Процесс преобразования интервала ∆t в пропорциональное ему число импульсов достигается следующим образом. Электронный счетчик отпирается и запирается с помощью временного селектора (см. рис. 41, рис. 43). Счетные импульсы, непрерывно поступающие на первый вход селектора, могут проходить в счетчик только тогда, когда на втором входе селектора действует положительный импульс триггера. Следовательно, поступление счетных импульсов в счетчик зависит от состояния триггера, так что фиксируемое цифровым счетчиком определенное количество m-импульсов однозначно соответствует интервалу ∆t, который определяется в этом случае формулой:

∆t = m*Tсч = m/fсч

Для получения прямого показания в секундах или ее долях значение частоты выбирают:

Fсч = 10^k где k= 1,2,3… тогда интервал ∆t=m*10^k

Рассмотренный метод времяимпульсного преобразования с двойным интегрированием позволяет осуществить эффективную защиту от помех, измерять напряжения обеих полярностей, получать большое входное сопротивление прибора (не менее 10 МОМ), достаточно малую погрешность измерений ( младшего разряда счета). Существуют вольтметры трехтактного интегрирования, для которых характерно более высокое быстродействие.