4.2 Класифікація цифрових вимірювальних приладів

Класифікація ЦВП аналогічна класифікації методів прямих вимірювань, які поділяються на методи зіставлення і зрівноважування. Відповідно, залежно від методу вимірювання, який реалізується, ЦВП поділяються на прилади зіставлення і зрівноважування. Структурні схеми ЦВП зіставлення розімкнені, а ЦВП зрівноважування - замкнені.

Структурна схема ЦВП розімкненого типу містить ряд послідовно ввімкнених вимірювальних перетворювачів, кожний з яких може бути охоплений власним зворотним зв’язком. Характерною особливістю структури таких вимірювальних пристроїв є відсутність загального зворотного зв’язку з виходу на вхід. Засоби вимірювання цього типу характеризуються високою швидкодією і більшою похибкою порівняно з ЦВП зрівноважування.

Характерною рисою структури замкненого типу є наявність загального зворотного зв’язку з виходу на вхід, тобто вхідна процесі перетворювання зрівноважується вихідною величиною. Зрівноважування в ЦВП здійснюється за алгоритмом послідовного наближення або порозрядного зрівноваження. Окремим випадком послідовного наближення є слідкувальне зрівноважування, при якому компенсувальна величина постійно слідкує за змінами вхідної величини.

У цифрових приладах послідовного наближення і порозрядного зрівноваження компенсувальна величина змінюється примусово циклами, які повторюються за раніше заданою програмою в бік збільшення чи зменшення керувальним автоматом і мірою.

В інфомаційно-вимірювальній техніці переважного значення набув розвиток засобів вимірювань електричних величин (напруги, частоти, різниці фаз, параметрів електричних кіл), оскільки більшість фізичних величин у процесі вимірювання перетворюються на електричні, як найбільш зручні для передавання, порівняння, відтворення і вимірювання. Отже, за видом вхідної (вимірюваної) величини ЦВП поділяються на цифрові частотоміри, фазометри, вольтметри та вимірювачі параметрів електричних кіл. Якщо Х є аналоговою величиною, зручною для квантування, тобто інтервалом часу t_X, частотою f_X, фазою , або напругою U_X, то застосовують розімкнену схему цифрового приладу зіставлення з перетворювачем t_X-код, f_X - код, - код або U_X - код.

Контрольні питання:

1. Дайте поняття цифрових вимірювальних приладів.

2. Яку фізичну величину називають аналоговою?

3. Яку ФВ називають дискретизованою? Дайте поняття дискретизації.

4. Що таке крок дискретизації? Чому виникає похибка дискретизації?

5. В зв’язку з чим похибку дискретизації відносять до методичних динамічних похибок?

6. Вкажіть шляхи зменшення похибки дискретизації.

7. Чи можливо похибку дискретизації зменшити до нуля?

8. Яку ФВ називають квантованою? Дайте поняття квантування.

9. Наведіть три можливих методи квантування.

10. Дайте поняття кроку квантування. Чому виникає похибка квантування?

11. В зв’язку з чим похибку квантування відносять до методичних статичних похибок?

12. Вкажіть шляхи зменшення похибки квантування.

13. Чи можливо похибку квантування зменшити до нуля?

14. Наведіть класифікацію ЦВП та особливості їхніх структурних схем.

4.3 Цифрові частотоміри

Частота f періодичного сигналу - це фізична величина, значення якої визначають кількістю коливань в одиницю часу.

Виходячи з поняття частоти структурна схема частотоміра має складатися з трьох основних блоків:

• блок формування зразкового часового інтервалу (одиниця часу);

• пристрій квантування зразкового часового інтервалу імпульсами вимірюваної частоти;

• блок підрахунку імпульсів невідомої частоти за зразковий часовий інтервал.

Засіб вимірювання заснований на даному підході реалізує прямий метод вимірювання. В зв’язку з тим, що результат вимірювання є середнє значення виміряної частоти за одиницю часу, то він отримав назву частотоміра середніх значень.

Значення частоти можна отримати і опосередковано

шляхом квантування невідомого періоду вимірюваної частоти f_X імпульсами зразкової частоти. Оскільки виміряне значення за цим методом отримують в кожному періоді, то такий засіб вимірювання отримав назву частотоміра миттєвих значень.