- •Раздел 1 основные сведения о метрологии.
- •Тема 1.1 Основы теории и практики измерений
- •1 Общие сведения.
- •2 Основные понятия, термины, определения.
- •3 Классификация измерительных приборов и их шкал.
- •Тема 1.2 Основы теории погрешностей
- •1 Основные понятия.
- •2 Погрешности прямых измерений.
- •3 Погрешности косвенных измерений.
- •Раздел 2. Средства электротехнических измерений
- •Тема 2.1. Особенности цифровых измерительных приборов
- •Общие сведения.
- •Общие сведения.
- •Принципы построения.
- •Режимы работы и параметры.
- •Тема 2.2. Измерительные генераторы
- •Общие сведения.
- •1 Общие сведения.
- •2 Низкочастотные генераторы.
- •3 Высокочастотные и сверхвысокочастотные генераторы.
- •4 Импульсные генераторы.
- •Тема 2.3. Электронные осциллографы
- •Общие сведения.
- •Общие сведения.
- •Структурная электрическая схема универсального аналогового осциллографа.
- •Осциллографические развертки.
- •4. Разновидности осциллографов.
- •Раздел 3. Измерение основных электротехнических параметров.
- •Тема 3.1. Измерение силы тока
- •Общие сведения.
- •Общие сведения.
- •2 Измерение силы постоянного тока и тока низких частот.
- •3 Измерение силы тока высоких частот.
- •3.2. Измерение напряжения
- •Значения и для напряжений разной формы
- •3.3. Измерение мощности
- •4.2. Метод амперметра—вольтметра
- •4.3. Мостовой метод
- •4.5. Резонансный метод
- •Глава 5. Измерение параметров сигнала
- •5.1. Общие сведения
- •5.2. Измерение частоты и периода повторения сигнала
- •5.3. Измерение фазового сдвига
- •5.5. Измерение амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников
- •Глава 6. Измерение параметров
- •6.1. Общие сведения
- •6.2. Измерение параметров полупроводниковых диодов
- •6.3. Измерение параметров биполярных и униполярных транзисторов
- •6.4. Измерение параметров интегральных микросхем
- •6.5. Логические анализаторы
- •7.2. Информационно-измерительные системы
- •7.4. Виртуальные приборы
Принципы построения.
Аналоговый входной сигнал (сигнал измерительной информации), характеризующий физический процесс, преобразуется в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) в последовательность импульсов, которые далее обрабатываются цифровым устройством. Это преобразование выполняется по одному из трех вариантов: дискретизация, квантование или кодирование.
Использование интегральных микросхем высоком степени интеграции заметно расширило функциональные возможности ЦИП, повысило их надежность и одновременно снизило потребляемую мощность. Большинство ЦИП автоматически выбирают пределы измерения, что позволяет уменьшить погрешность измерения при большом динамическом диапазоне входного сигнала.
Дискретизация — это процесс преобразования аналогового входного сигнала в дискретный. Преобразование можно выполнять по времени или по уровню.
Дискретизация по времени выполняется путем взятия отсчетов сигнала определенные детерминированные моменты времени. В результате от входного сигнала остается только совокупность отдельных значений. Промежуток времени t между двумя моментами дискретизации называется шагом дискретизации. Как правило, моменты отсчетов по оси времени выбираются равномерными, т.е. шаг дискретизации t постоянен.
Квантование - это дискретизация по уровню. Квантование состоит в том, что непрерывное по времени и амплитуде значение заменяется ближайшим фиксированным значением по установленной шкале дискретных уровней. Эти разрешенные уровни образованы по определенному закону с помощью мер. Разность t между двумя дискретными уровнями называется шагом квантования. Шаг квантования может быть постоянным и переменным.
Кодирование — это процесс представления численного значения величины определенной последовательностью цифр или сигналов, т.е. кодом. Цифровой код - это последовательность сигналов или цифр, изменяющихся по определенному закону, которая обеспечивает условное представление численного значения параметра. Для преобразования цифрового кода в напряжения, воздействующие на цифровой индикатор и формирующие показания ЦИП, используются дешифраторы. Результат измерения должен сохраняться на экране ЦИ достаточно долго (до следующего цикла). Этим объясняется необходимость наличия в составе ЦИП запоминающего устройства (ЗУ).
Рис. Сигналы в процессе аналого-цифрового преобразования: а - входной аналоговый; б- дискретизированный; в — квантованный; г – кодированный.
Из приведенных графиков следует, что при дискретизации и квантовании сигнала появляется погрешность преобразования. Аналоговая функция x(t) анализируется только в момент дискретизации, при этом предполагается, что на интервале t между двумя отсчетными точками сигнал неизменен. Следовательно, при сближении отсчетных точек уменьшается интервал t, за счет чего можно добиться снижения; погрешности до допустимого значения.
Погрешность, вызванная квантованием аналогового измеряемого параметра, зависит от конечного числа уровней квантования. Такая погрешность — погрешность дискретизации Д, — характеризует все ЦИП. При равномерном квантовании эта погрешность лежит в границах
.