1.Цифрові прилади для вимірювання часових інтервалів

Цифрові прилади вимірювання часових інтервалів засновані на методі послідовної лічби та призначені для вимірювання періоду гармонічних або імпульсних сигналів та тривалості імпульсів.

Часовий інтервал Т_х може бути виміряний підрахунком числа періодів Т₀, які його заповняють заповнюють, імпульсного квантуючого сигнала U_N(t) із зразковою частотою :

Розглянемо структурну схему та принцип дії приладу.

Періодичний сигналU_Х(t) надходить на вхід підсилювача-формувача ПФ, який перетворює його у імпульсний сигнал U_T(t) тривалістю Т_Х, яка дорівнює періоду сигналу, що вимірюємо. Цей імпульс відкриває ключ К і імпульси періодом То від генератора імпульсів ГІ заповнюють лічільник ЛІЧ. По закінченні імпульсу Тх ключ закривається і код з лічільника надходить на пристрій індікації ПІ

Кількість імпульсів, підрахованих ЛІЧ за час Т_Х :

Стабільність частотиf₀ можна забезпечити застосуванням кварцевого генератора імпульсів.

Основною складовою похибки є похибка квантування величини Т_Х, яку вимірюємо. При неспівпаданні початку Т_Х із надходженням імпульса То від ГІ, похибка квантування має вигляд :

Отже, максімальна відносна похибка квантування :

Тобто KB  0 при fo  .

2.Цифрові фазометри

Цифрові фазометри призначені для вимірювання зсуву фаз , кутів повороту , знімання ФЧХ різних ланок. Цифрові фазометри можна розділити на дві групи : для вимірювання миттєвого значення зсуву фаз та для вимірювання середнього значення зсуву фаз.

Розглянемо структурну схему та принцип дії приладу.

Схема цифрового фазометра відрізняється від схеми ЦВП для вимірювання часових інтервалів двома формувачами Ф1 та Ф2 , які формують старт- та стоп-імпульси Uf1 та Uf2 у моменти переходу кривих напруги U1(t) та U2(t) через нуль , та блоком виділення часового інтервалу ( БВЧІ ), що формує імпульс Uт тривалістю τх . Цей імпульс керує ключем К так само, як і у попередньому випадку.

Фазовий зсув гармонійних коливань дорівнює : ,

де N—кількість імпульсів сигналу UN(t)зразкової частоти f0з ГІ, які надійшли за час x у лічільник:

;

—період коливань;

—часовий зсув між коливаннями, К – постійний коефіцієнт.

Таким чином, при вимірюванні фазового зсуву необхідно :

— або забезпечити незмінність частоти сигналу, який вимірюємо (fx);

— або забезпечити незмінність відношення частот fx / fo;

— або виміряти значення періоду та потім обчислити

.

Максимальна похибка квантування при вимірюванні фази пропорційна частоті вхідного сигналу:

3. Часо-імпульсні цифрові вольтметри постійного струму

Часо-імпульсні ЦВ можуть бути неінтегруючі та інтегруючі. Неінтегруючі ЦВ призначені для вимірювання миттєвих значень вхідної напруги. Ці вольтметри не захищені від дії перешкод та не забезпечують високої чутливості. Тут значення виміряної напруги Ux попередньо перетворюється у інтервал часа Тх, який кодується методом послідовної лічби.

У ЦВР (такі вольтметри також називаються цифровими вольтметрами розгортуючого перетворення ЦВР) перетворення Uх у Тх виконується шляхом порівняння Ux з напругою, яка лінійно змінюється (Up ). Напругу Uр формує генератор пилкоподібної напруги ГПН.

Імпульси запуску Uз, які виробляє генератор імпульсів ГІ та дільник частоти ДЧ, встановлюють тригер Т у одиничний стан та запускають ГПН, який формує напругу розгортки Up:

Up = Vр t ,

де Vp — швидкість зростання пилоподібної напруги, t – час.

,

де Upm — максимальне значення напруги розгортки; Тр — час розгортки.

В момент рівності Uх та Uр порівнюючий пристрій ПП виробляє імпульс, який повертає тригер Т у нульовий стан. Тригер Т формує імпульс Ut тривалістю:

,

протягом якої відкритий ключ К та імпульси зразкової частоти f0 надходять у лічільник Ліч. Кількість імпульсів, які накоплюються у лічільнику :

При умові , вибравши відповідно коефіціентk, можна отримати на ПІ значення Uх у потрібних одиницях вимірювання.