Лекция № 9. Цифровые измерительные приборы

 

Цифровой измерительный прибор (ЦИП) — это из­мерительный прибор, в котором входной сигнал преоб­разуется в дискретный выходной сигнал и представляется в цифровой форме. Под дискретным сигналом пони­мают прерывистый сигнал, в котором информация со­держится не в интенсивности носителя сигнала (напри­мер, в значениях напряжения, тока), а в числе элемен­тов сигнала (например, в числе импульсов напряжения) и их взаимном расположении во времени или простран­стве. Систему таких сигналов для представления инфор­мации называют кодом. Измеряемая величина, подавае­мая  на  вход ЦИП, является  величиной  непрерывной, т. е. на конечном интервале она имеет бесчисленное множество значений. Непрерывную величину часто называют аналоговой величиной. Та­ким образом, в любом ЦИП входная аналоговая величина преобразуется в цифро­вую форму и представляется в виде ряда цифр на циф­ровом отсчетном устройстве. Процесс преобразования аналоговой формы сигнала в цифровую называется аналого-цифровым преобразованием, а преобразователь осуществляющий это преобразование, -  аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

 

                              

                        Рис. 1. Обобщенная структурная схема ЦИП.

 

Обобщенная функциональная схема ЦИП показана на рис. 1. Измеряемая величина X_ИЗМ подается на вход­ное устройство ВУ, предназначенное для масштабного преобразования входной величины и отделения ее от по­мех, если они имеются. Аналого-цифровой преобразова­тель преобразует величину X в код N, который подается на цифровое отсчетное устройство ЦОУ, где индицируется в виде ряда цифр; код N может выводиться и во внешние устройства, например в ЭВМ для дальнейшей обработки или хранения. Управляет работой ЦИП устройство управления УУ путем выработки определенной последовательности командных сигналов во все функциональные узлы ЦИП.

Аналого-цифровые преобразователи имеют важное самостоятельное значение. Они широко используются для связи первичных преобразователей электрических и неэлектрических величин с цифровыми вычислительны­ми машинами, микропроцессорами и другими устройст­вами накопления и обработки результатов наблюдений. Отличие АЦП от ЦИП состоит, в повышенном быстро­действии и отсутствии цифрового отсчетного устройства.

По виду измеряемых величин ЦИП подразделяются на:

1) вольтметры постоянного и переменного тока;

2) омметры и мосты постоянного и переменного тока;

3) комбинированные приборы;

4) измерители частоты и интервалов времени;

5) специализированные ЦИП, предназначенные для измерения температуры, массы грузов, скоростей, и т. п.                                                                                                   

 

Диапазон измеряемых посредством ЦИП величин обычно широкий и разбивается  на ряд поддиапазонов. Выбор нужного поддиапазона в процессе измерения про­изводится вручную или автоматически.  Измерение на выбранном поддиапазоне всегда происходит автомати­чески.

Современные ЦИП, выпускаемые для измерения различных величин, имеют высокие метрологические характеристики, зачас­тую превосходящие характеристики аналоговых средств измере­ний, что обусловило широкое применение ЦИП.

 

Достоинства ЦИП:

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 ЦИП с вычислительными и различ­ными автоматическими устройствами;

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

Недостатки ЦИП — 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.

 

Контрольные вопросы

 

1. Что пони­мают под дискретным сигналом?

2. Что называют кодом.?

3. Какие основные элементы обобщенной структурной схемы ЦИП?

4. Как подразделяются ЦИП по виду измеряемых величин?

5. Достоинства и недостатки ЦИП.

6. Области применения ЦИП.

 

 

Литература:

 

1. Малиновский В.Н. Электрические измерения. М., Энергоиздат, 1983, с.392.

2. Попов B.C. Электрические измерения. М., Энергия, 1974, с.398.

3. Гуржій А.М., Поворознюк Н.І. Електричні і радіотехнічні вимірювання. Київ, Навчальна книга, 2002, с.287.