67. Общие сведения о цифровых измерительных приборах(цип).
В ЦИП показания представляются в цифровой форме. Их применение имеет ряд преимуществ по сравнению с применением аналоговых приборов: измерения становятся более удобными; точность измерений значительно возрастает, а промахи практически полностью исключаются; на базе ЦИП удобно и целесообразно проектировать мультиметры; возможна автоматизация процессов измерения и обработки измерительной информации, что позволяет создавать на их основе ИИС.
Обобщенная структурная схема ЦИП имеет следующий вид.
Измеряемая величина подается на ВУ, с помощью которого она выделяется из помех и масштабно преобразуется.
Основным
функциональным узлом любого ЦИП является
АЦП(ЦАП). АЦП преобразует измеряемую
непрерывную (аналоговую) величину
в цифровой код
.
Процесс преобразования включает в себя
три стадии (рисунок 2.19):
Под дискретизацией понимают преобразование
в дискретную путем сохранения мгновенных
значений
только в детерминированные моменты
времени. Промежуток между двумя
ближайшими моментами дискретизации
называют шагом дискретизации. Он может
быть постоянным (равномерная) и переменным
(неравномерная дискретизация).Под квантованием понимают операцию замены истинных мгновенных значений ближайшими фиксированными величинами из некоторой совокупности дискретных значений, называемых уровнями квантования. Разность между соседними уровнями квантования называют шагом (ступенью) квантования. Он как и , может быть постоянным и переменным.
Цифровое кодирование заключается в формировании дискретных сигналов, несущих информацию об их значениях. Обычно это последовательность кратковременных импульсов, число которых (
)
пропорционально квантованному значению
(унитарный код). Далее код
подается на ЦОУ, где обрабатывается и
индицируется в виде ряда цифр. Управляет
работой ЦИП устройство управления
(УУ), которое вырабатывает и подает
определенной последовательности
командные сигналы во все функциональные
узлы прибора.
В зависимости от метода аналого-цифрового преобразования измеряемого сигнала ЦИП подразделяются на:
ЦИП, реализующие время-импульсный метод преобразования
ЦИП, реализующие кодо-импульсный метод преобразования
ЦИП, реализующие частотно-импульсный метод.
В зависимости от типа АЦП ЦИП подразделяются на 2 группы:
приборы прямого преобразования;
приборы сравнения (уравновешивающего (компенсационного) преобразования)
в зависимости от значения измеряемого параметра ЦИП подразделяются на:
неинтегрирующие (измеряют мгновенное значение входного сигнала);
интегрирующие (измеряют среднее за выбранный интервал времени значение входного сигнала).
Наиболее важными характеристиками ЦИП являются:
Цену деления шкалы ЦИП можно определить по формуле:
,
где
- максимальное значение предела измерения;
m – число разрядов десятичного цифрового отсчета.
Разрешающая способность – это изменение цифрового отсчета на единицу младшего разряда.
Быстродействие определяется максимальным интервалом времени, необходимым для выполнения одного полного цикла измерения входной величины (это время измерения и время индикации).
Помехоустойчивость ЦИП – способность сохранять необходимую точность измерения при наличии различных возмущающих воздействий (помех).
Пределы измерений – наибольшее и наименьшее значения диапазона измерений.
Диапазон измерений – область значений измеряемой величины, для которой нормированы допускаемые погрешности ЦИП.
Входное сопротивление – сопротивление ЦИП со стороны его входных зажимов, которое определяет реакцию входного сигнала на подключение ЦИП к источнику этого сигнала.
Основная
погрешность ЦИП определяется пределом
допускаемой основной относительной
погрешности, выраженной в процентах от
показания прибора, по формуле 