28 Цифровые измерительные приборы: определение, структурная схема, принцип действия, достоинства и недостатки, области применения.

Цифровыми называют приборы, автоматически вырабатывающие дискретные сигналы измерительной информации, показания которых представляются в цифровой форме. В цифровых приборах в соответствии с размером измеряемой величины образуется код, а затем в соответствии с кодом значение измеряемой величины представляется на отсчетном устройстве в цифровой форме. Применительно к цифро­вым приборам код — условные сигналы (обычно электрические) Код может подаваться в цифровое регистрирующее устрой­ство, вычислительную машину или другие автоматические устрой­ства.

Цифровой прибор включает в себя 2 обязательных функциональных узла: аналого – цифровой преобразователь (АЦП) и цифровое отсчетное устройство (ЦОУ). АЦП выдает код в соответствии со значением измеряемой величины, а цифровое отсчетное устройство отражает это значение в цифровой форме. АЦП являются не только составной частью ЦИП, они также используются в измерительных информационных, управляющих и других системах. АЦП выпускаются промышленностью и в ка­честве автономных устройств. Автономные АЦП в отличие от ЦИП не имеют десятичного отсчетного устройства, т. е. они дают на выходе только код; обычно они выполняются более быстродей­ствующими, чем ЦИП, но менее точными; чаще всего они имеют один диапазон для, одной измеряемой величины.

Кроме АЦП, к цифровым преобразователям относят цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), предназначенные для пре­образования кода в аналоговую квантованную величину. ЦАП применяют не только как узел ЦИП и АЦП, но и как автономное устройство. В настоящее время промышленность выпускает АЦП и ЦАП не только в виде автономных средств измерений, но и в ви­де интегральных микросхем. Кроме АЦП и ЦОУ, ЦИП может содержать предварительные аналоговые преобразователи, преобразующие измеряемую вели­чину в другую величину, более удобную для преобразования в код. Например, аналоговыми преобразователями могут быть делители напряжения, усилители, преобразователи и т. п. Современные ЦИУ, выпускаемые для измерения различных величин, имеют высокие метрологические характеристики, зачас­тую превосходящие характеристики аналоговых средств измере­ний, что обусловило широкое применение ЦИУ. Кроме того, современные ЦИУ имеют возможность включения их в состав ИИС и ИВК.

Достоинства ЦИУ:

1) объективность и удобство отсчета и регистрации результа­тов измерений;

2) получение высокой точности измерений при полной автома­тизации процесса измерений;

3) получение высокого быстродействия;

4) возможность сочетания ЦЙУ с вычислительными и различ­ными автоматическими устройствами;

5) возможность дистанционной передачи результатов измере­ния в виде кодовых сигналов без потерь точности.

Недостатки ЦИУ — сравнительная сложность и, как след­ствие, сравнительно малая надежность и высокая стоимость. Однако применение новых элементов микроэлектроники позволя­ет повышать надежность и снижать стоимость ЦИУ.

Области применения ЦИУ. ЦИП находят применение в тех случаях, когда требуется производить измерения с высокой точ­ностью при полной автоматизации процесса измерения, а также в тех случаях, когда требуется выдача результатов измерения в виде кодовых сигналов для регистрации, обработки или переда­чи результатов на расстояние. Поэтому ЦИП находят примене­ние как в лабораторных, так и в производственных условиях для измерения различных электрических и неэлектрических величин. В настоящее время измерения многих величин выполняют с по­мощью ЦИП. К таковым относятся измерения напряжения по­стоянного тока с высокой точностью, частоты, временных интер­валов, числа импульсов и т. п. АЦП применяют для преобразования различных электриче­ских величин в коды с целью последующего использования кодов в вычислительных, управляющих и других устройствах.

В связи с повышением уровня автоматизации производствен­ных процессов и широким применением вычислительных машин, ИИС, ИВК область применения ЦИУ постоянно расширяется.