Цифровые измерительные приборы

Цифровые измерительные приборы автоматически преобразуют непрерывную измеряемую величину в дискретную форму, подвергают цифровому кодированию и выдают результат измерения в цифровом виде. Любая непрерывная величина, ограниченная некоторыми предельными значениями, может быть дискретизирована во времени и квантована по уровню.

Дискретизация – преобразование непрерывной величины (x(t))в дискретную (x_i), при этом сохраняются её мгновенные значения только в определенные моменты времени (t_i), следовательно, при дискретизации теряется часть информации (рис. 19).

Шаг дискретизации – промежуток времени Δt между соседними отсчетами. Преобразование мгновенного значения напряжения в цифровой код осуществляется аналого-цифровым преобразователем (АЦП). Основными характеристиками АЦП являются количество разрядов и быстродействие. Шаг дискретизации не может быть меньше времени, затраченного АЦП на одно преобразование. Количество разрядов АЦП определяет динамический диапазон оцифрованного сигнала.

Рис. 19. Преобразование непрерывной величины в дискретную

Цифровые измерительные приборы многопредельны, универсальны, предназначены для измерения постоянного и переменного напряжения, тока, сопротивления, частоты, фазы, мощности, интервалов времени, ёмкости и т. д.

По сравнению с аналоговыми цифровые приборы, как правило, имеют следующие преимущества:

 более широкий рабочий диапазон частот;

 высокую точность;

 быстродействие;

 получение результатов измерения в удобной для считывания форме;

 возможность ввода измерительной информации в ЭВМ.

Цифровой вольтметр

Среди цифровых измерительных приборов особое место занимают цифровые вольтметры постоянного тока. В цифровых вольтметрах постоянного тока измеряемое напряжение подается на входное согласующее устройство, в котором с помощью делителя это напряжение приводится к номинальному пределу и далее поступает на усилитель постоянного тока. В совокупности согласующий каскад цифрового вольтметра имеет постоянное сопротивление на всех пределах измерения.

На основе цифровых вольтметров постоянного тока создаются другие приборы (мультиметры), с помощью которых можно измерять другие величины, например, переменное напряжение, ток и сопротивление.

При измерении переменного напряжения используется один из методов преобразования переменного напряжения в постоянное, которое затем измеряется вольтметром постоянного тока. Преобразование выполняется для получения среднего, среднеквадратического и амплитудного значений.

Погрешность цифровых вольтметров переменного тока, как правило, больше погрешности цифровых вольтметров постоянного тока и зависит от частотного диапазона.

Измерение тока цифровыми приборами производится косвенным методом. Измеряемый ток протекает через шунт мультиметра R, падение напряжения U_R на котором усиливается усилителем, оцифровывается, переводится в единицы измерения тока и индицируется.

Величина сопротивления определяется путём пропускания через резистор точно известного тока и измерения падения напряжения на нём. Далее производится расчёт по закону Ома, перевод в единицы измерения сопротивления и индикация.