Контрольні запитання:

1. Опишіть принцип роботи електродинамічного частотоміра.

2. Опишіть принцип роботи цифрового частотоміра.

3. Опишіть принцип роботи цифрового хронометра.

4. Опишіть принцип роботи електродинамічного фазометра.

5. Як проводять вимірювання різниці фаз за допомогою двоканального осцилографа?

Тема 2.5 Цифрові вимірювальні прилади

План

1. Основні поняття.

2. Інформаційні процедури цифрових вимірювальних приладів.

3. Аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі.

1. Основні поняття

Цифровий вимірювальний прилад (ЦВП) – це вимірювальний прилад, в якому вхідний сигнал перетворюється в дискретний вихідний сигнал і представляється у цифровій формі. Під дискретним сигналом розуміють перервний сигнал, в якому інформація знаходиться не в інтенсивності носія сигналу (наприклад, в значеннях напруги, струму), а в числі елементів сигналу (наприклад, в числі імпульсів напруги) і їх взаємному розташуванні у часі або в просторі. Систему таких сигналів для представлення інформації називають кодом. Вимірювана величина, яка подається на вхід ЦВП, являється величиною неперервною, тобто на кінцевому інтервалі вона має безмежне число значень. Неперервну величину часто називають аналоговою величиною. Таким чином, в любому ЦВП вхідна аналогова величина перетворюється в цифрову форму і представляється у вигляді цифр на цифровому лічильному пристрої. Процес перетворення аналогової форми сигналу в цифрову називається аналого-цифровим перетворенням, а перетворювач який здійснює це перетворення , - аналого - цифровим перетворювачем (АЦП).

2. Інформаційні процедури цифрових вимірювальних приладів

За допомогою цифрових вимірювальних приладів здійснюють такі інформаційні процедури, як дискрети­зація сигналів за часом, квантування сигналів за інформа­тивним параметром і кодування квантованих сигналів.

Дискретизація аналогового сигналу полягає у періодичному, з періодом дискретності Т_д, виділенні окре­мих миттєвих значень сигналу (рис. 1). Таким чином, дискретизований сигнал – це послідовність миттєвих зна­чень або дискретних сигналів. Кожне виділене миттєве значення (дискрета сигналу) запам'ятовується в аналогово­му запам'ятовуючому пристрої (АЗП) — дискретизаторі.

Рис.1 – Дискретизація аналогового сигналу

Вимірювана фізична величина змінюється в межах деякого діапазону значень. Цей діапазон поділяється на багато ступенів або квантів. Наприклад, якщо напруга змінюється в діапазоні від нуля до 10В, то діапазон мож­на поділити на 10000 квантів або ступенів по 0,001 В.

Далі кожне миттєве значення фізичної величини порівнюється (врівноважується) з сукупністю квантів (квантовою фізич­ною величиною, відтвореною мірою) до виконання систе­ми нерівностей:

Компаратор або пристрій для порівняння фіксує (тобто «сигналізує») виконання системи нерівностей спеціальним сигналом. Наприклад, якщо система нерівностей викону­ється, сигнал на виході компаратора 1, а якщо не вико­нується — то 0.

Після закінчення процесу зрівноважування для вимірю­вальної величини Х зазначається, тобто приписується, або нижній рівень nx (квантування «з недостачею»), або верх­ній рівень (N+1)x (квантування «з надлишком»).

Число N (або (N+1)) потрібно подати у певній системі числення. Цей процес називається кодуванням квантового сигналу. Комп'ютери та цифрові прилади здійснюють об­робку чисел у двійковій системі числення, у якій довільне число подається комбінацією тільки двох цифр 0 та 1.

Для візуального відображення інформації користуються звичною для людини десятковою системою числення, у якій кожне число подається комбінацією десяти цифр 0, 1, .., 9, які часто називають арабськими цифрами.