- •Классификация осуществляется на основе характера зависимости измеряемой величины от времени, условий, определяющих точность измерения, и способов выражения этих результатов.
- •Основные характеристики измерений.
- •Погрешности измерений.
- •Погрешности средств измерения.
- •Классы точности.
- •Случайные погрешности измерения и способы их описания.
- •Число 3 вычитают потому, что для нормального распределения погрешностей
- •Оценки истинного значения на основании ограниченного ряда наблюдений.
- •Требования к оценкам случайной величины.
- •Интервальные оценки истинного значения.
- •Доверительные интервалы некоторых выборочных распределений.
- •Аналоговые электро-механические измерительные приборы (аэмип).
- •Магнитоэлектрические амперметры
- •Электродинамические измерительные приборы.
- •Электромагнитные измерительные приборы.
- •Электростатические измерительные приборы.
- •Логометры.
- •Действие магнитоэлектрического логометра.
- •Аналоговые электронные вольтметры (аэв).
- •Преобразователь амплитудного значения.
- •Преобразователи средневыпрямленного значения.
- •Преобразователи среднеквадратического напряжения.
- •Свойства аналоговых электронных вольтметров (аэв) и особенности их включения.
- •Влияние формы кривой входного напряжения на показания аэв.
- •Вольтметр реагирует на амплитудное значение импульсного сигнала
- •Цифровые вольтметры.
- •Классификация цифровых вольтметров (цв).
- •Цв постоянного тока с двухтактным интегрированием.
- •Электронно-лучевой осциллограф (эло).
- •Структура универсального эло.
- •Фазометр.
Классификация цифровых вольтметров (цв).
-
По способу преобразования непрерывной величины в дискретную.
-
По структуре АЦП.
-
По способу уравновешивания.
-
Вольтметры с кодоимпульсным, времяимпульсным и частотноимпульсным преобразованием.
Кодоимпульсное преобразование – это последовательное сравнение значений измеряемой величины с рядом дискретных значений известной величины, изменяющейся по определенному закону.
Времяимпульсное преобразование – измеряемая величина преобразуется во временной интервал с последующим заполнением каждого интервала импульсами N образцовой частоты.
Частотноимпульсное преобразование – измеряемая величина преобразуется в частоту следования импульсов, которые подсчитываются за определенный интервал времени цифровым счетчиком.
-
Вольтметры прямого и уравновешивающего преобразования.
-
Вольтметры со следящим и развертывающим уравновешиванием.
Основные технические характеристики:
-
Точность преобразования.
-
Время преобразования.
-
Пределы изменения входной величиною
-
Порог чувствительности или разрешающая способность.
-
Формы представления входных и выходных величин.
-
Помехоустойчивость.
Цифровые вольтметры постоянного тока с кодоимпульсными преобразованием.
УУ – устройство управления.
УЦО – устройство цифрового отображения.
Достоинства:
-
высокое быстродействие;
-
возможность измерения напряжения с высокой точностью;
ЦВ постоянного тока с времяимпульсным преобразованием.
Недостаток – влияние различных помех на результат.
ЦВ постоянного тока с частотно-импульсным преобразованием (интегрирующие).
Интегратор – это устройство, выходное напряжение которого пропорционально интегралу по времени от входного напряжения. . k – постоянная интегрирования.
Входное напряжение интегрируется и подается на устройство сравнения, туда также подается опорное напряжение с источника опорного напряжения. Когда напряжение на выходе интегратора станет равным опорному устройство сравнения формирует в течении времени импульсы с амплитудой постоянной вольт-секундной площади , не зависящей от входного напряжения. Период следования этих импульсов будет зависеть от входного напряжения. Для процесса заряда-разряда интегратора:
Для прямоугольного импульса с амплитудой :
. fx не зависит от С и Uоп.
Цв постоянного тока с двухтактным интегрированием.
Метод времяимпульсного преобразования в сочетании с двухтактным интегрированием позволяет ослабить влияние помех, измерять напряжение обоих полярностей, получить большое входное сопротивление (до 1 ГОм) и малые погрешности измерения.
ИОН – источник опорного напряжения.
ГСИ – генератор счетных импульсов.
УУ – устройство управления.
УЦО – устройство цифрового отсчета.
На вход интегратора подается или , неизвестное напряжение измеряется в 2 такта: на первом такте (называемом интегрированием вверх) интегральное значение напряжения запоминается на выходе интегратора, на втором такте (интегрировании вниз) преобразуется во временной интервал , в течение которого на счетчик от ГСИ поступают импульсы образцовой частоты . Число импульсов эквивалентно , т.е. , k=const.
В исходном состоянии все ключи разомкнуты. В начале первого такта устройство управления вырабатывает прямоугольный импульс калиброванной длительности с крутыми фронтами. В момент появления фронта импульса ключи и замыкаются, следовательно, на вход интегратора поступает измеряемое напряжение . Импульсы с частотой следования начинают поступать с генератора счетных импульсов на счетчик импульсов. На выходе интегратора напряжение возрастает по линейному закону, пропорциональному :
.
Где – постоянная интегрирования на первом такте.
Когда на счетчик поступит импульсов, то счетчик будет заполнен, и импульс N с индексом в момент времени сбросит счетчик в нулевое состояние. При этом размыкается ключ и замыкается ключ , в результате на вход интегратора подается напряжение , его полярность обратна полярности . В момент заканчивается интегрирование вверх и начинается интегрирование вниз. Напряжение на выходе интегратора начинает убывать по линейному закону:
.
где – постоянная интегрирования на втором такте.
Импульсы от ГСИ продолжают поступать на счетчик. Устройство сравнения срабатывает в момент времени , когда напряжение на выходе интегратора равно 0, так как второй его вход соединен с "землей". При этом размыкается ключ . Для момента времени справедливо соотношение:
,
где – длительность второго такта интегрирования.
За время на счетчик поступило N импульсов, код числа N через дешифратор подается в устройство цифрового отсчета.
где – постоянные интегрирования.
Интервал времени пропорционален напряжению и не зависит от . Таким образом, для этого метода не требуется цепи с высокостабильными элементами. Число импульсов равно:
.
и могут поддерживаться постоянными с высокой точностью, следовательно, погрешность преобразования напряжения во временной интервал незначительна. После размыкания ключа прибор приходит в исходное состояние и готов к новым измерениям.
Цифровые вольтметры переменного тока.
ЦВ переменного тока строят по принципу преобразования переменного напряжения в постоянное, которое затем измеряют ЦВ постоянного тока. Преобразование выполняется преобразователями средневыпрямленного, среднеквадратического и амплитудного значений. Преобразователь должен обеспечить высокую степень линейности характеристики U_=f(U~) при большом динамическом диапазоне. В универсальных ЦВ используется преобразователь средневыпрямленного значения с фильтром и усилителем. Информация выводится в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. Частотный диапазон ЦВ от 20Гц до 20кГц.
Существуют ЦВ с двумя преобразователями – средневыпрямленного значения (для измерения переменного напряжения в полосе частот от 20Гц до 20кГц) и амплитудного значения (от 20кГц до 10МГц). Для учета формы кривой сигнала в ЦВ используются преобразователи среднеквадратического значения с термопреобразователями. Существуют также ЦВ с автоматической обработкой результатов измерения ряда мгновенных значений измеряемого напряжения.