Ацпаналогово-цифровой преобразователь.

М  образцовая мера.

ЦСОИ  цифровое средство отображения информации.

УУ  устройство уровня.

ДС  дискретный сигнал.

АП преобразует измеряемую величину х(t) в функционально с ней связанную аналоговую величину, более удобную для преобразования в цифровой код. В качестве АП используются усилители, делители, фильтры, различные преобразователи.

АЦП выполняет операции квантования по уровню и времени аналоговой величины, сравнение ее с мерой и кодирование результатов. На выходе вырабатывается сигнал ДС, который преобразуется ЦСОИ в цифровой отсчет N или в виде кода вводится в ЭВМ.

УУ реализует необходимый алгоритм измерения. Основное требование к ЦИП  высокая точность измерения. Большинство ЦИП реализуют обработку информации (фильтрация, интегрирование и т.д.), что резко повышает его помехоустойчивость.

2. Дискретизация непрерывных величин по уровню.

Дискретизация выполняется автоматически в ЦИП и АЦП. Квантование по уровню при численной регистрации результатов измерений, считываемых со шкалы аналогового прибора, осуществляется оператором.

Под квантованием по уровню подразумевается операция отнесения значения непрерывной величины к разрешенному значению шкалы квантования. С математической точки зрения  эта операция связана с округлением значения непрерывной величины в соответствии с принятым решающим правилом. В результате квантования по уровню еще не получается численная оценка измеряемой величины. Для получения этой оценки необходимо выполнить операцию кодирования квантованного значения непрерывной величины.

Погрешность квантования называется шумом квантования.

Наибольшее распространение получило равномерное квантование по уровню, при котором диапазон возможных значений непрерывной величины х  интервал разбивается на n равных интервалов квантования с границами

=x_i-x_i-1 () шаг квантования (5.1)

Значения х округляются до некоторой величины , такой, что.

Погрешность квантования

(5.2)

Закон распределения хихслучайный. В качестве уровней квантования лучше всего брать середины отрезков разбиения. (показать!)

В зависимости от способа преобразования ЦИП делятся на приборы прямого и уравновешивающего преобразования.

В ЦИП прямого преобразования отсутствует общая обратная связь. Они имеют очень большое быстродействие, но их точность высока только при высокой точности всех преобразователей.

ЦИП уравновешивающего преобразования охвачен общей обратной связью. Преобразователь обратной связи  ЦАП выходного дискретного сигнала в компенсирующую величину х_k одной физической природы с измеряемой величиной x(t). ЦАП изготавливается из элементов высокой точности и стабильности.

Бывают приборы развертывающего и следящего уравновешивания.

Для первого этапа значение компенсирующей величины в каждом цикле измерения возрастает от нуля ступенями, равными шагу квантования. При достижении равенства процесс уравновешивания прекращается, и фиксируется результат измерения, равный числу ступеней квантования компенсирующей величины. Отсчет показаний обычно производится в конце цикла.

Возникает динамическая погрешность _д.

Вприборах следящего уравновешивания уровень компенсирующей величины не возвращается к нулю, а остается постоянным. При изменении х отслеживается, чтобыне превышала значение шага квантования. Отсчет производиться или в момент уравновешивания или по внешним командам. Это сложнее в техническом отношении.