53,54 Цифровые фазометры

Большинство цифровых фазометров близки по принципу действия к цифровым измерителям интервалов времени. Работают по методу дискретного счета: преобразование фазового сдвига в интервал времени; измерение интервала времени методом дискретного счета.

В фазометре генератор ГИ и исследуемые сигналы не имеют взаимной синхронизации, поэтому возможно изменение номинального числа импульсов в одном пакете(погрешность дискретности). Результирующая погрешность уменьшается. На погрешность показаний фазометра влияет неточность фиксации преобразователем (дельта-фи, дельта-т) моментов перехода сигналов u1, u2 через нулевой уровень, отличие этих сигналов от синусоидальной формы, влияние шумовых помех. Компенсационные фазометры.Принцип работы: одно из двух синусоидальных напряжений, в данном случае U₂, поступает на фазовращатель ФВ, управляемый кодом с УУ. Фазовый сдвиг напряжения U₃ относительно U₂ изменяется до тех пор, пока U₁ и U₃ не будут синфазны. В процессе уравновешивания в знак фазового сдвига между U₁ и U₃ определяется с помощью фазочувствительного детектора ФЧД, выходной сигнал которого поступает на устройство управления УУ. Алгоритм уравновешивания соответствует кодоимпульсному методу. По окончанию уравновешивания код на входе ФВ выражает фазовый сдвиг между U₁ и U₃ и, соответственно, U₁ и U₂.Компенсационный метод обладает высокой точностью, но реализуется в ручном режиме.Применяются для измерения фазового сдвига.Существует цифровой фазометр с постоянным измерительным временем [2]. Сущность работы устройства заключается в измерении среднего значения относительной величины временного сдвига между исследуемыми напряжениями за некоторое время, не зависящее от частоты исследуемого процесса.Недостатками устройства являются: низкочастотная и высокочастотная погрешность дискретного преобразования; амплитудно-фазовая погрешность, обусловленная несовершенством формирующих устройств.Существует цифровой фазометр [1]. Сущность работы устройства заключается в измерении интервала времени между переходами исследуемых напряжений через нуль с последующим или одновременным определением фазового сдвига между этими напряжениями.Недостатками устройства являются: сложность процедуры измерения и схемной реализации; узкий диапазон измеряемых частот; амплитудно-фазовая погрешность, обусловленная несовершенством формирующих устройств.

55. Цифровой измеритель сопротивления и емкости.

Цифровые средства измерения параметров элементов электрических цепей чаще всего используют сочетание аналогового преобразователя, преобразующего определяемый параметр элемента в активную величину, и соответ­ствующего цифрового прибора для измерения этой величины.

Большим быстродействием обладают цифровые измерители сопротивления и ёмкости, работающие по методу цифрового измерения интервала времени, равного постоянной времени цепи разряда конденсатора через резистор. При измерении сопротивления R_x образцовым элементом является конденсатор ёмкостью C_ОБР, а при измерении емкости C_x – резистор R_ОБР. Структурная схема цифрового измерителя емкости конденсатора C_x показана на рис. 4.17. Перед измерением электронный ключ K находится в положении 1 и конденсатор C_x заряжается от источника питания E. В момент начала измерения емкости t1 устройство управления (УУ) переводит электронный ключ К в положение 2. Кроме этого, УУ запускает формирователь стробирующего импульса (ФСИ). Конденсатор C_x начинает разряжаться через образцовый резистор R_ОБР. Напряжение U_C на зажимах конденсатора C_x подается на вход устройства сравнения (УС), где оно сравнивается с напряжением U_R на зажимах резистора R2. По мере разряда конденсатора напряжение U_C приближается к значению U_R. При установлении равенства U_C и U_R УС останавливает ФСИ (момент t2). ФСИ управляет временным селектором (ВС), который в свою очередь воздействует на электронный счетчик (ЭС). На один из входов ВС подаются сигнал от генератора счетных импульсов (ГСИ). ЭС подсчитывает количество импульсов ГСИ, укладывающихся в длительность стробирующего импульса. Подсчитанное количество импульсов преобразуется в десятичное значение емкости и выводится на цифровой индикатор (ЦИ). Наряду с методами прямого преобразования (дискретного счета), на прак­тике используются также методы уравновешивающего преобразования изме­ряемых значений сопротивления, индуктивности и емкости, основанные на сравнении измеряемой величины с образцовой. Сравнение измеряемой вели­чины с образцовой чаще всего осуществляется путем уравновешивания мос­товой измерительной цепи, в одно из плеч которой включается исследуемый двухполюсник. Для измерений используются приборы на основе мостов постоянного и переменного тока. В смежное плечо моста включается образцовый элемент, представляющий собой набор квантованных образцовых мер, соответ­ствующих весовым коэффициентам разрядов используемого цифрового кода. Изменением параметров образцового двухполюсника добиваются равенства нулю напряжения в измерительной диагонали.

Цифровые измерители емкости нередко также позволяют измерять тангенс угла потерь комплексного сопротивления В паспорте на прибор указывается, как правило, основная относительная погрешность в виде постоянного числа ±δ, либо в виде выражения Δ_пр=±(с+d/C_x),где C_x – показываемое значение емкости; с и d – постоянные числа. Например, Δ_пр = ±(0,1+2/C_x).