9767

Измерительные преобразователи

Реферат

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Тема Измерительные преобразователи Измерительный преобразователь - техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обраб...

Русский

2013-03-16

170.5 KB

311 чел.

Тема Измерительные преобразователи

Измерительный преобразователь - техническое средство с нормированными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи.

Это преобразование должно выполняться с заданной точностью и обеспечивать требуемую функциональную зависимость  между входной и выходной величинами преобразователя.

Основные характеристики измерительного преобразователя - это

- функция преобразования,

- чувствительность,

- погрешность.

Различают номинальную функцию преобразования Yном = fном(X), приписываемую измерительному преобразователю согласно государственным стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам, и реальную (рабочую) Yр = fр(X), которую он имеет в действительности.

Абсолютные, относительные и приведённые погрешности измерительного преобразователя определяются по входу и выходу, так как входная и выходная величины могут иметь разную физическую природу, а также вследствие того, что часто отсутствует измерительный преобразователь, по которому можно было бы поверить рабочий преобразователь.

Классификация измерительных преобразователей

Преобразователи обычно классифицируются по принципу их работы и практическому применению.

1. По характеру преобразования различают следующие виды измерительных преобразователей:

- преобразователи электрических величин в электрические 

- магнитных величин в электрические 

- неэлектрических величин в электрические 

По характеру преобразования измерительные преобразователи подразделяются также на аналоговые, цифровые и аналого-цифровые.

2. По месту в измерительной цепи и функциям измерительные преобразователи делят на первичные преобразователи (датчики), унифицированные,  промежуточные  и  масштабные.

 Датчик может состоять из одного или нескольких измерительных преобразователей, объединенных в единую конструкцию.

На датчик непосредственно воздействует измеряемая физическая величина (сила, давление, уровень, температура и т.д.).

Для датчиков основными характеристиками являются:

- тип,

- диапазон измеряемой величины,

- диапазон рабочих температур и погрешность в этом диапазоне,

-  обобщённое входное и выходное сопротивления,

- частотная характеристика.

Унифицированный преобразователь состоит из датчика и схемы согласования. Он преобразует измеряемую физическую величину в нормированную выходную величину, используя при этом источник энергии.

Масштабные преобразователи  относятся к группе измерительных преобразователей электрических величин в электрические и предназначены для изменения значения размера физической величины в заданное число раз без изменения рода  величины.


Пассивные масштабные преобразователи
, работающие за счёт энергии объекта исследований.

К этой группе относятся шунты, резистивные, ёмкостные и индуктивные делители тока и напряжения, измерительные трансформаторы.

Пассивные масштабные преобразователи строятся на пассивных элементах: резисторах, конденсаторах, катушках индуктивности.

Характерным для них является то, что мощность выходного сигнала всегда меньше мощности входного.

Шунты. Чтобы в измерительный механизм прибора поступал ток Iим, меньший в n раз измеряемого тока I, необходимо использование шунта - сопротивления, подключаемого параллельно цепи измерительного механизма.

Значение сопротивления шунта R определяется из соотношения

R = Rим/(n-1),

где Rим - сопротивление измерительного механизма,

n = I/Iим - коэффициент шунтирования.

Добавочные резисторы. Служат для расширения пределов измерения измерительных механизмов по напряжению и включаются последовательно с ними.

Измерительные трансформаторы тока.

Преобразуют переменный ток от 0,8 А до 40000 А в ток с предельными значениями 1; 2; 2,5; 5 А.

Поэтому в трансформаторах тока первичный ток I1 обычно больше вторичного I2.

Первичная обмотка трансформатора тока содержит малое число витков, и её выводы АВ включают в разрыв проводника с измеряемым током.

Число витков вторичной обмотки больше, чем первичной. К её выводам CD последовательно подключают амперметры, ваттметры и др. приборы.

По показаниям приборов, включённых во вторичные обмотки, можно определить значения измеряемых величин. Для этого их показания нужно умножить на действительные коэффициенты трансформации kI = I1/I2, kU = U1/U2.

Активные масштабные преобразователи.Позволяют не только изменить размер величины, но и увеличить мощность выходного сигнала

К ним относятся измерительные усилители, повышающие уровни и работающие за счёт дополнительного источника энергии

Измерительные усилители используются для усиления сигналов постоянного и переменного токов.

Связь между входным и выходным сигналами в усилителе непрерывная и однозначная.

Классификация усилителей возможна по ряду признаков:

- по полосе пропускания частот,

- по роду усиливаемого электрического сигнала,

- по типу применяемых усилительных элементов,

- по числу каскадов усиления и т.д.

Усилители постоянного тока (УПТ).

Это усилители, способные усиливать медленно меняющиеся во времени сигналы.

Низшая рабочая частота таких усилителей fниз = 0, высшая fвыс определяется назначением усилителя.

Усилители постоянного тока применяются для усиления как медленно меняющихся сигналов, так и слабых сигналов переменного тока (например, для усиления сигналов с датчиков (термопар, фотодатчиков, тензодатчиков и др.), в осциллографах и т.д.).

Для соединения каскадов используется непосредственная связь. Отсутствие в межкаскадных связях реактивных элементов позволяет передавать постоянную и переменную составляющие сигнала.

Из-за этого УПТ свойственно такое явление, как дрейф нуля.

Под дрейфом нуля понимают самопроизвольное изменение выходного напряжения при постоянном или нулевом сигнале на входе.

Дрейф нуля обычно оценивают изменением за единицу времени входного напряжения Uвх.др., которое вызывает эквивалентное изменение выходного напряжения:

Uвх.др. = Uвых.др./KU,

где KU - коэффициент усиления по напряжению.

Причины дрейфа нуля: изменение питающих напряжений, температуры, постепенное изменение параметров активных и пассивных элементов схем.

Усилители с преобразованием напряжения (МДМ) используют, когда допустимый дрейф нуля составляет единицы микровольт:

Схема

В модуляторе М медленно меняющееся входное напряжение преобразуется в амплитудно модулированное переменное, которое усиливается усилителем У переменного напряжения. Усиленное переменное напряжение поступает на демодулятор ДМ.

Дрейф нуля такого усилителя значительно меньше, чем у обычных УПТ.

В настоящее время промышленностью широко выпускаются операционные усилители (ОУ) в интегральном исполнении.

Операционными усилителями называют усилители постоянного тока с дифференциальным входом и однотактным выходом, отличающиеся высоким коэффициентом усиления, большим входным и малым выходным сопротивлениями.

Условное обозначение ОУ:

Рис.

В зависимости от полярности сигналов на выходе один из входов называется инвертирующим, другой - неинвертирующим.

Аналоговые электромеханические электроизмерительные приборы

Электромеханические измерительные приборы (ЭИП) отличаются

- простотой,

- дешевизной,

- высокой надежностью,

- разнообразием применения,

- относительно высокой точностью.

Любой ЭИП состоит из ряда функциональных преобразователей, каждый из которых решает свою элементарную задачу в цепи преобразований.

Например, самый простой прибор прямого преобразования (вольтметр, амперметр) состоит из трех основных преобразователей:

- измерительной цепи (ИЦ),

- измерительного механизма (ИМ) и

- отсчетного устройства (ОУ).

схема

     Рис. Структурная схема электромеханического измерительного прибора

Измерительная цепь обеспечивает преобразование электрической измеряемой величины X в промежуточную электрическую величину Y (ток или напряжение), функционально связанную с измеряемой величиной и непосредственно воздействующую на измерительный механизм.

Измерительный механизм является электромеханическим преобразователем, осуществляющим преобразование электрической величины Y в наглядное аналоговое показание α.

На магнитном воздействии электрического тока основаны:

- магнитоэлектрический,

- электромагнитный,

- индукционный,

- электродинамический и

- вибрационный измерительные механизмы.

 Отсчётное устройство состоит из указателя, жестко связанного с подвижной частью ИМ, и неподвижной шкалы.

Указатели бывают стрелочные (механические) и световые.

Шкала - совокупность отметок в виде штрихов, расположенных вдоль линии, по которым определяют числовое значение измеряемой величины.

Шкалы градуируют

- в единицах измеряемой величины (именованная шкала),

- либо в делениях (неименованная шкала).

Магнитоэлектрические приборы 

Магнитоэлектрические приборы (МЭП) состоят из

- измерительной цепи,

- магнитоэлектрического измерительного механизма и

- отсчётного устройства (см. рис.).  

Конструктивно измерительный механизм может быть выполнен либо с подвижным магнитом,  либо с подвижной катушкой (измерительные механизмы с внешним и внутрирамочным магнитом).

Преимущества измерительных механизмов с внутрирамочным магнитом - лучшее использование магнитной энергии магнита, что позволяет создавать миниатюрные приборы.

На рисунке показана конструкция прибора с подвижной катушкой.

Рис. Схема устройства магнитоэлектрического прибора:

1 - постоянный магнит; 2 - полюсные наконечники; 3 - неподвижный сердечник; 4, 10 - полуоси; 5, 6 - спиральные пружины; 7 - передвижные грузики; 8 - стрелка; 9 - подвижная прямоугольная катушка

Катушка (рамка) может поворачиваться в зазоре на полуосях 4 и 10.

Спиральные пружины 5 и 6 создают противодействующий момент и используются для подачи измеряемого тока от выходных зажимов прибора в рамку (механические и электрические соединения на рисунке не показаны).

Рамка жёстко соединена со стрелкой 8. Для балансировки подвижной части имеются передвижные грузики 7.

Достоинства магнитоэлектрических приборов:

- высокий класс точности (из-за высокой стабильности элементов измерительного механизма) - 0,05 и ниже,

- равномерная шкала,

- высокая и стабильная чувствительность,

- незначительное влияние на режим измерительной цепи (так как мощность потребления измерительного механизма мала - не более нескольких десятых долей ватта),

- большой диапазон измерений,

- на показания МЭП не влияют внешние магнитные и электрические поля.

- хорошее успокоение.

Недостатки:

- сложность и относительно высокая стоимость,

- невысокая перегрузочная способность, обусловленная лёгким перегревом пружин и изменением их свойств,

- температурные влияния на точность измерения,

- пригодность для измерения только в цепях постоянного тока.

Применение. Магнитоэлектрические ИМ используют в амперметрах, вольтметрах, гальванометрах (обычных, баллистических и вибрационных) и омметрах.

Логометры. Логометры - электромеханические приборы, измеряющие отношение двух электрических величин, обычно двух токов: α = f(I1/I2), что позволяет сделать их показания независимыми в известных пределах от напряжения источника питания.

В логометрах вращающий и противодействующий моменты создаются электрическим путем и направлены навстречу друг другу.

На рисунке приведена схема устройства магнитоэлектрического логометра:

Рис. Схема устройства магнитоэлектрического логометра

В поле постоянного магнита помещена подвижная часть, состоящая из двух жестко закрепленных под определенным углом рамок.

Особой формой полюсных наконечников и сердечника, находящегося между ними, искусственно создается в зазоре между ними неравномерное магнитное поле постоянного магнита.

Токи к рамкам подводятся через безмоментные токоподводы, не создающие противодействующего момента.

 Логометрические омметры - приборы невысокого класса точности (1,5; 2,5; 4,0).

Погрешность омметра указывается в процентах от длины рабочей шкалы.

Аналогично рассмотренному принципу построения логометрического ИМ магнитоэлектрической системы выпускают логометры электромагнитной, электродинамической, ферродинамической и индукционной систем.

Электромеханические приборы с преобразователями

В соответствии с используемым преобразователем приборы называют выпрямительными, термоэлектрическими, электронными.

Выпрямительные приборы

Представляют собой сочетание выпрямительного преобразователя и магнитоэлектрического ИП.

В качестве преобразователей (выпрямителей) используются полупроводниковые выпрямители (диоды) на основе кремния или германия.

В зависимости от числа применяемых диодов и схемы их включения осуществляется одно- и двухполупериодное выпрямление (преобразование) переменного тока.

Рис. Схемы включения прибора с однополупериодным (а) и двухполупериодным (б) выпрямителями

В цепи однополупериодного выпрямления (рис. а) ток через измеритель (микроамперметр), включенный последовательно с диодом VD1, протекает только в положительный полупериод напряжения U(t).

В отрицательный полупериод ток протекает через диод VD2.

Достоинства: 

- высокая чувствительность,

- малое собственное потребление мощности,

- широкий частотный диапазон - возможность работы без частотной компенсации на частотах до 2000 Гц, с частотной компенсацией - до 20 кГц.

Недостатки: 

- зависимость показаний от формы кривой измеряемого напряжения,

- необходимость введения частотной и температурной компенсации,

- невысокая точность (1,0; 1,5; 2,5; 4) из-за нелинейности вольтамперных характеристик диодов.

Применение: выпрямительные приборы широко используют в качестве комбинированных приборов для измерения постоянных и переменных токов, напряжений и сопротивлений - ампервольтомметры (авометры).

Эл.мех. св-ва с преобразователями. Термоэлектрические приборы

Представляют собой сочетание магнитоэлектрического механизма с отсчетным устройством и термоэлектрического преобразователя.

Термоэлектрический преобразователь состоит из одной или нескольких термопар и нагревателя, по которому протекает измеряемый ток.

Нагреватель обычно изготовляется из материала с большим удельным сопротивлением (нихром, константан, вольфрам) с допустимой температурой 600 ... 800 °С.

Для термопары подбирают материалы, дающие в паре высокую термо-ЭДС, обладающие устойчивыми термоэлектрическими характеристиками (хромель-копель, медь-копель и др.).

Различают

- контактные термоэлектрические преобразователи, у которых горячий спай термопары 2 приварен к нагревателю 1 (рис. а), и

- бесконтактные термоэлектрические преобразователи (рис. б), у которых нагреватель 1 и горячий спай разделены изолятором 3 (каплей стекла), что уменьшает чувствительность и увеличивает инерционность преобразователя:

Рис. Контактные (а), бесконтактные (б) термопреобразователи и термобатарея (в): 1 - нагреватель; 2 - термопара; 3 - изолятор

Преимуществом же бесконтактных преобразователей является изоляция цепи термопары от нагревателя и возможность создания термобатарей (рис. в).

Под действием теплоты, выделяемой нагревателем, и при разности температур горячего и холодного спаев термопары возникает термо-ЭДС  Е, пропорциональная току Ix, протекающему по нагревателю, и измеряемая магнитоэлектрическим ИМ.

Достоинства: 

- малое влияние частоты (и формы кривой) переменного тока;

- высокий частотный диапазон (10 Гц...100 МГц);

- диапазоны измерения по току 100 мА...10 А; по напряжению 0,75... 50 В;

- низкое входное сопротивление (200...300 Ом/В).

Недостатки: 

- малая перегрузочная способность,

- зависимость показаний от температуры окружающей среды,

- низкая чувствительность,

- большое собственное потребление мощности,

- ограниченный срок работы,

- неравномерная шкала.

Применение: термоэлектрические приборы используются в качестве амперметров, вольтметров, ваттметров.

Компенсаторы постоянного тока (КПТ)

 Используются для прямого измерения ЭДС и напряжений, а также косвенного измерения сопротивления, тока и мощности.

Упрощенная принципиальная схема компенсатора с ручным управлением приведена на рисунке:

Рис. Упрощенная принципиальная схема компенсатора постоянного тока

На этой схеме можно выделить три контура:

1) контур I нормального элемента, в который входят нормальный элемент EN, образцовое сопротивление RN и нуль-индикатор, в качестве которого используется гальванометр Г;

2) контур II - рабочий, который содержит вспомогательный источник питания компенсатора Ек (до 2В), реостат для установки рабочего тока Rрег, магазин сопротивлений Rк и сопротивление RN;

3) контур III - измерительный, состоит из источника измеряемого напряжения Uх, нуль-индикатора и магазина сопротивлений Rк.

У всех компенсаторов декады сопротивлений Rрег, RN, Rк и переключатель П находятся внутри корпуса прибора, ручки рычажных переключателей декад Rрег, Rк располагаются на панели прибора.

Источник питания компенсатора Ек, нормальный элемент ЕN, нуль-индикатор могут быть встроенными или подключаться снаружи к соответствующим зажимам.

Компенсаторы используют также для точных косвенных измерений токов и сопротивлений.

Компенсаторы переменного ток

В таких компенсаторах для полного уравновешивания двух напряжений на переменном токе необходимо выполнить четыре условия:

1) равенство напряжений по модулю,

2) противоположность их фаз,

3) равенство частот,

4) одинаковая форма кривых Uх и Uк.

Два первых условия обеспечивает конструкция компенсаторов.

Третье условие выполняется при питании объекта измерения и компенсатора от одного источника.

Четвертое условие осуществить практически невозможно, так как Uк всегда синусоидально, а Uх может быть любой формы, и полной компенсации достичь не удается (уравновешивается первая гармоника).

В качестве индикатора равновесия на промышленной частоте применяют вибрационный (резонансный) гальванометр.

На более высоких частотах - электронные нуль-индикаторы, на звуковых - телефоны, усилители с выпрямительными приборами на выходе.

Недостатки: компенсаторы переменного тока уступают по точности компенсаторам постоянного тока.

Мосты постоянного тока

Наиболее точные измерения сопротивлений R постоянному току выполняются с помощью мостов постоянного тока.

Эти мосты делятся на две группы:

- одинарные (четырехплечие) и

- двойные (шестиплечие).

Одинарный мост, называемый мостом Уитстона, применяют для измерения сопротивлений от 1 Ом до 100 МОм; двойной мост, называемый мостом Томпсона, - для измерения малых величин сопротивлений - от 1 Ом и менее.

В двойном мосте влияние величин, вызывающих погрешность измерения, сведено к минимуму.

Рис. Схема одинарного моста постоянного тока

Одинарный мост (рисунок) состоит из четырех плеч: аb, bс, сd и dа.

Три известных регулируемых сопротивления R2, R3 и R4 вместе с измеряемым сопротивлением R1 = Rх образуют замкнутый четырехполюсник аbсd

Мост называется двойным, так как он содержит два комплекта плеч отношения.

Рис. Схема двойного моста постоянного тока

Мосты переменного тока

Измерения сопротивления, индуктивности и емкости выполняются одинарными мостами на переменном токе:

Рис. Схема одинарного моста переменного тока

Четыре плеча аb, bс, сd и dа моста тока образуются четырьмя комплексными сопротивлениями Z1 = Zx, Z2, Z3 и Z4.

В одну диагональ моста включается источник питания переменного тока, в другую - нуль-индикатор НИ.

Сходимость мостов - это возможность достижения состояния равновесия определенным числом переходов от регулировки одного параметра к регулировке другого.

Хорошая сходимость означает малое число операций и, следовательно, сокращение времени измерения.

Мосты переменного тока можно разделить на две группы:

1. Частотно-независимые; уравновешенные при одной частоте, они сохраняют равновесие при изменении частоты источника питания.

2. Частотно-зависимые, характеризующиеся тем, что в условии равновесия, помимо С, L, R, имеется частота, входящая в выражение реактивных составляющих сопротивления.

Электронные вольтметры (ЭВ) составляют наиболее обширную группу электронных приборов.

Основное их назначение - измерение напряжения в цепях постоянного и переменного тока в широком диапазоне частот.

Электронные вольтметры постоянного тока.

Достоинства по сравнению с электромеханическими вольтметрами:

- широкий частотный диапазон (от единиц Гц до сотен МГц),

- слабая зависимость показаний от частоты измеряемого напряжения,

- высокая чувствительность,

- широкий динамический диапазон (от десятых долей до сотен вольт),

- малая мощность потребления (входное сопротивление        10-106 МОм),

- малая входная ёмкость (1-4 пФ).

Электронный вольтметр постоянного тока состоит из входной цепи (ВхЦ), усилителя постоянного тока (УПТ) и средства отображения информации (СОИ):

Рис.

Измеряемое напряжение постоянного тока поступает во входную цепь ВхЦ, представляющую собой многопредельный высокоомный резисторный делитель напряжения.

Назначение входной цепи - согласование диапазонов измеряемого напряжения и входного сигнала УПТ.

В качестве средства отображения информации (СОИ) чаще всего используются магнитоэлектрические милли- и микроамперметры.

Сигнал с ВхЦ поступает на вход усилителя постоянного тока УПТ, который помимо функций усиления сигнала по напряжению и мощности, согласует высокое выходное сопротивление ВхЦ с малым сопротивлением рамки измерительного механизма.

Электронные вольтметры переменного тока. 

Структурная схема, приведенная на рисунке (а), используется в вольтметрах для измерения напряжений значительного уровня.

рис.

Рис. а. Упрощенная структурная схема электронного вольтметра

Измеряемое напряжение, после прохождения входной цепи ВхЦ, преобразуется детектором Д в напряжение постоянного тока, которое усиливается УПТ и поступает на измерительный механизм ИМ магнитоэлектрической системы.

Другая структурная схема (рис.б) применяется в милливольтметрах, поскольку обладает большей чувствительностью за счет использования дополнительного усилителя.

Рис.

Рис. б. Упрощенная структурная схема электронного милливольтметра

Измеряемое напряжение после прохождения входной цепи ВхЦ поступает на вход усилителя переменного напряжения УН, далее на вход детектора Д и через усилитель постоянного тока УПТ на измерительный механизм ИМ.

Цифровым измерительным прибором (ЦИП) называется средство измерения, автоматически вырабатывающее дискретные сигналы измерительной информации, показания которого представлены в цифровой форме.

в ЦИП обязательно автоматически выполняются следующие операции:

- квантование измеряемой величины по уровню;

- дискретизация её по времени;

- кодирование информации.

Преимущества ЦИП перед АИП:

- удобство и объективность отсчёта;

- высокая точность измерений, практически недостижимая для аналоговых приборов

- высокая чувствительность

- широкий динамический диапазон при высокой разрешающей способности; и т.д

Недостатки:

- схемная сложность;

- относительно высокая стоимость.

Цифровые измерительные приборы - это многопредельные, универсальные приборы, предназначенные для измерения различных электрических и неэлектрических величин.

В зависимости от способа преобразования ЦИП делятся на

- приборы прямого и

- приборы уравновешивающего преобразования.

В ЦИП прямого преобразования отсутствует общая обратная связь.

Они имеют высокое быстродействие, но обеспечивают высокую точность измерений только при высокой точности всех измерительных преобразователей.

ЦИП уравновешивающего преобразования охвачен общей обратной связью.

Преобразователь обратной связи представляет собой цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) выходного дискретного сигнала N в компенсирующую величину хк одной физической природы с измеряемой величиной х(t):

Рис.

Погрешность ЦИП уравновешивающего преобразования определяется в основном параметрами ЦАП.

Поэтому в ЦАП используются элементы достаточно высокой точности и стабильности.

В зависимости от характера изменения во времени компенсирующей величины ЦИП делятся:

- на приборы развёртывающего уравновешивания и

- приборы следящего уравновешивания.

Временная диаграмма развёртывающего уравновешивания

диаграмма

При достижении равенства xк = x процесс уравновешивания прекращается и фиксируется результат измерений, равный числу ступеней квантования компенсирующей величины.

Отсчёт показаний обычно производится в конце цикла изменения величины xк.

В этом случае возникает динамическая погрешность Δд, обусловленная изменением измеряемой величины х(t) за интервал времени между моментами уравновешивания и отсчёта.

Временная диаграмма следящего уравновешивания:

диаграмма

В приборах следящего уравновешивания уровень компенсирующей величины не возвращается к нулю после достижения равенства с измеряемой величиной, а остаётся постоянным.

При изменении х величина xк соответственно отрабатывает (отслеживает) это изменение так, чтобы разность (х - xк) не превышала значения шага квантования.

Отсчёт производится или в момент уравновешивания, или по внешним командам.

Обобщённая структурная схема ЦИП

схема

АП - аналоговый преобразователь,

АЦП - аналого-цифровой преобразователь,

ЦСОИ - цифровое средство отображения информации.

УУ - устройство управления,

М - мера,

ДС - дискретный сигнал.

Измеряемая величина x(t) поступает на аналоговый преобразователь прибора АП, где происходит масштабное преобразование.

С АП сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь АЦП, где аналоговый сигнал преобразуется в соответствующий код (ДС), который отображается в виде числового значения N на цифровом средстве отображения информации ЦСОИ.

Цифровые измерители временных интервалов

Предназначены для измерения периода гармонических или импульсных сигналов и длительности импульсов.

В основе измерения временных интервалов положен принцип подсчета числа периодов Т0 импульсного сигнала uN(t) с образцовой частотой f0, заполняющих измеряемый интервал (период) Tx.

На рисунке представлена структурная схема ЦИП для измерения периода.

.Рис. Структурная схема (а) и временная диаграмма работы (б) ЦИП для измерения периода

Исследуемый периодический сигнал uх(t) поступает на вход усилителя-формирователя УФ, выходной сигнал uT(t) которого представляет собой прямоугольные импульсы длительностью Тx, равной периоду измеряемого сигнала.

Для уменьшения погрешности квантования применяют усреднение результатов за n периодов, что осуществляется путем подсчёта импульсов образцовой частоты f0 за временной интервал, равный n измеряемым периодам Тх, с последующим делением показаний счетчика на n (n обычно равно 10m, где m - целое положительное число; тогда операция деления сводится к перенесению запятой в отсчёте).

Цифровые частотомеры

Цифровые частотомеры (ЦЧ) предназначены для измерения среднего или мгновенного значения частоты периодического сигнала, а также абсолютного или относительного отклонения частоты от номинального значения.

Принцип действия ЦЧ среднего значения заключается в подсчёте числа периодов Тх неизвестной  частоты  fx  за образцовый интервал времени T0, формируемый прибором.  

Результат измерения

N = T0/Tx = T0fx.

Структурная схема ЦЧ среднего значения и временная диаграмма его работы изображены на рисунке.

Рис. Структурная схема (а) и временная  диаграмма   работы  (б) цифрового частотомера

Цифровые фазометры

В современной технике широкое распространение получили фазовые методы измерения, что обусловлено их высокой точностью и помехоустойчивостью.

Типовая структурная схема ЦФМ изображена на рисунке.

Рис.  Структурная схема ЦФМ

Исследуемые сигналы поступают на формирователи Ф1 и Ф2, которые вырабатывают импульсы uf1 и uf2, соответствующие моментам перехода сигналов через нуль.

Эти импульсы перебрасывают триггер Тг, на выходе которого образуется импульс uT(t) длительностью τх, открывающий ключ K на интервал времени τх, определяемый фазовым сдвигом (см. рис.6).

Основным недостатком ЦФ для измерения мгновенных значений фазовых сдвигов является ограниченность частотного диапазона со стороны верхних частот.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

51806. УРОК РУССКОГО ЯЗЫКА 87.5 KB
  Цели и содержание конкретного урока русского языка Урок будучи наименьшей единицей учебного процесса реализует часть его целей и содержания. Особенности урока РУССКОГО – освещение лингвистич проблем работа по развитию устной и письменной речи в разных видах речевой дти. Структурные элементы урока и их функции Урок как единица учебного процесса складывается из ряда относительно самостоятельных видов совместной деятельности учителя и учащихся которые составляют его особые структурные элементы: оргмомент проверка домашнего задания...
51808. Візуальні види мистецтва. Античне мистецтво. Мистецтво доби Відродження 38 KB
  Хто є автором скульптури Менада а Скопас б Лісіпп в Фідій 2. Хто з художників зображав види Толедо а Франсіско Гойя б Дієго Веласкес в Ель Греко 10. Хто з художників працював у напрямі сюрреалізм а Франсіско Гойя б Сальвадор Далі в Дієго Веласкес ІІІ рівень репродуктивнотворчий 1 бал Назвіть видатних скульпторів Давньої Греції. Хто є автором скульптури Сатир який відпочиває а Праксітель б Лісіпп в Мірон Хто є автором славетної праці Дискобол а Афінодор б Мірон в Полідор 3.
51809. Роль мови у формуванні і самовираженні особистості 78 KB
  Яке значення має рідна мова для національної самоідентефікації ЧИТАННЯ МОВЧКИ. Сказав мені один ханжа Що наша мова геть відстала Що краще б йшла мені чужа Коли б я вивчив її змалу....
51810. Германия 47 KB
  Оценивание на этом уроке будет проходить с помощью полоски оценивания Тест Самообразовательная деятельность Активность на уроке Участие в ролевой игре Итоговая оценка При подготовке На уроке Представление темы слайд № 1. Фронтально – тест слайд № 2 №3 №;4 Научный спор. Можно ли зная историю современной Франции особенно последних событий однозначно утверждать Чем больше демократии тем лучше Сколько должно быть демократии Мотивация учебной деятельности Слайд №5. Что было самой большой проблемой...
51811. РОК – МУЗИКА - КУМИРИ 1970 – 1980 РОКІВ 380 KB
  ТИП УРОКУ: комбінований ХІД УРОКУ Учні заходять до класу під музику гурту The Betls. Ще раніше на початку 1964 року члени гурту навчалися в Лондонській Вищій політехнічній школі на архітектурному відділені і грали в команді ритм – енд – блюзу. З приходом до гурту студентів художнього коледжу Сіда Баррета зявилась і назва Pink Floid – за іменами улюблених Барретом блюзових музикантів Пінка Андерсона і Флойда Каунсіла. Стиль гурту швидко...