Обобщенная структурная схема цип

Измерительный преобразователь ИП и АЦП являются обязательными элементами схем. Канал а-б, содержащий преобразователь кодов ПКК и цифровое отсчетное устройство ЦОУ, характерен для обычных ЦИП, не использующих цифровой обработки сигналов. Ветвь а-в включает преобразователь кодов, ЭВМ (программируемый микропроцессор) и далее преобразователь кодов и цифровое отсчетное устройство. Ветвь а-г характерна для ЦИП, использующих цифровую обработку сигналов с последующим преобразованием в аналоговую величину и соответствующее отсчетное устройство АОУ.

Структурные схемы ЦИП разделяются на схемы прямого и уравновешивающего преобразования. Если измеряемая величина удобна для непосредственного квантования (интервал времени или частота), то применяют структурную схему прямого преобразования. Если измеряемая величина неудобна для непосредственного квантования и ее нельзя преобразовать в интервал времени, но измеряемая величина удобна для сравнения (например, ток или напряжение), то целесообразно использовать схему уравновешивающего преобразования. Основные достоинства ЦИП: высокое быстродействие – до сотен миллионов измерений в секунду; высокая точность; отсутствие субъективных погрешностей отсчета; наличие на выходе кодового сигнала, удобного для запоминания, ввода в ЭВМ, цифрового преобразования; возможность автоматической калибровки и автоматического введения поправки с целью уменьшения систематических погрешностей; возможность автоматической обработки результатов измерения с целью уменьшения случайных погрешностей.

Недостатками ЦИП следует считать: необходимость высокой линейности измерительных преобразователей; в случае аналоговых приборов нелинейность преобразователей может быть легко скомпенсирована шкалой; сложность и высокая стоимость.

Лекция 5. Общие методы повышения точности средств измерений

Их можно разделить на две группы: методы предотвращения возникновения погрешностей и методы снижения влияния погрешностей.

К первой группе относятся конструктивно-технологические и защитно-предохранительные методы.

Конструктивно-технологические методы заключаются в использовании материалов, элементов и узлов со стабильными параметрами, применении предварительного старения, выборе стабильных режимов использования деталей. Для уменьшения частотной зависимости применяют, например, частотно-независимые резисторы, для уменьшения температурной зависимости – манганиновые резисторы, имеющие малый температурный коэффициент сопротивления и т.п.

Защитно-предохранительные методы предназначены для уменьшения влияния внешних влияющих величин и заключаются в уменьшении диапазона их изменения. Это достигается применением термостатирования, экранирования, стабилизации, фильтрации и т. п.

Методы снижения влияния погрешностей включают в себя методы коррекции (обычно систематических погрешностей) и методы статистической минимизации.

Методы коррекции или методы функциональной минимизации погрешностей измерительных приборов заключаются в снижении их уровня в процессе аналитического или экспериментального определения погрешностей.

Статистическая минимизация заключается в снижении случайных погрешностей измерительных приборов и может осуществляться как в процессе, так и после измерения.

Коррекция погрешностей может осуществляться как вручную, оператором, так и автоматически.

Методы ручной коррекции можно разделить на методы калибровки, заключающиеся в регулировке прибора, и методы обработки результата измерения без воздействия оператора на прибор, путем введения поправки.

Методы автоматической коррекции (структурные методы коррекции) основываются либо на использовании внешней влияющей величины или неинформативного параметра (применяется в схемах прямого преобразования), либо на использовании самой погрешности, выявленной с помощью дополнительных образцовых измерительных приборов, мер, измерительных преобразователей (применяется в схемах уравновешивающего преобразования).

При рассмотрении методов коррекции суммарную погрешность разделяют на три составляющие: аддитивную (погрешность нуля), мультипликативную (погрешность чувствительности) и погрешность от нелинейности, которая зависит от измеряемой величины нелинейно. Аддитивную составляющую можно обнаружить при измеряемой величине на входе измерительного прибора, равной нулю. Для обнаружения мультипликативной погрешности нужна образцовая мера или масштабный преобразователь. Коррекцию аддитивной погрешности называют установкой нуля, а коррекцию мультипликативной погрешности – калибровкой. Погрешности можно скорректировать по результатам измерения без воздействия на измерительный прибор, введением поправки, а также обработкой результатов измерений, проведенных по специальной методике с целью уменьшения погрешностей.

Принцип структурного метода коррекции состоит в выработке величины, с помощью которой можно было бы создать корректирующее воздействие на прибор.

Структурные методы коррекции по способу введения корректирующего воздействия разделяют на аддитивные и мультипликативные. При аддитивной коррекции величина, пропорциональная погрешности, обычно суммируется с выходной величиной. Мультипликативная коррекция осуществляется изменением коэффициента преобразования преобразователя корректирующей величиной, пропорциональной погрешности. Управление коррекцией погрешностей осуществляется схемами с микропроцессорами, а методы статистической минимизации направлены на снижение уровня уже возникших случайных погрешностей.

НОРМИРОВАНИЕ МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ