Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 [ 117 ] 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

кой частоты генератора /ц. В третьей схеме при изменении необходимо соответственно изменить Ni. В обоих случаях прибор можно регулировать при Ux = 0 до тех пор, пока показание выходного счетчика импульсов не будет равно нулю.

Если /д в ИЧП нестабильно, то целесообразно применить структуру с реверсивным счетчиком СТ и автоматическим вычитанием. В первом цикле работы такого устройства (рис. 8.17, г) на вход СТ1 «+» поступает число импульсов = Гц (/ + Afx), а во втором цикле на второй вход CTI поступает число импульсов ~ /оц- результате отсчет CTI составляет

N =N,-N, = TAfx = KUx.

Получение прямой пропорциональности между измеряемой величиной Ux и выходной частотой ИЧП при /о О возможно также в схемах с блоками вычитания частот БВЧ (рис. 8.17, д).

В этой схеме импульсы с частотой fo±Af с выхода ИЧП поступают на входы УВЧ1 и УВЧ2, на вторые входы которых поступают импульсы с частотой /„ от генератора импульсов. В зависимости от соотношения частот /о ± Д/ и /ц работает УВЧ1 или УВЧ2 и иа выходах I или II появляются импульсы частотой Д/ или I-Д/. Импульсы с разностной частотой Д/ управляют триггером знака Т и через схему ИЛИ поступают на счетчик импульсов.

Общий недостаток этих способов заключается jb том, что необходимо применять при больших значениях /о более быстродействующий счетчик, чем по первому варианту.

Если измерительные частотные преобразователи ИЧП имеют значительные аддитивную и мультипликативные составляющие погрешности, то их коррекция может быть реализована в более сложной схеме (рис. 8.17,е). В этой схеме на вход ИЧП поочередно в течение трех циклов подаются сигналы X = О и X = Хо от однозначной меры и измеряемый сигнал X. Выходная частота ИЧП fo при X = О в первом цикле запоминается при помощи запоминающего генератора G1. Выходная частота ИЧП во втором цикле при X = Хо равна fx„ и также запоминается во втором запоминающем генераторе G2. Затем в устройствах вычитания частот УВЧ! и УВЧ2 создаются в третьем цикле при подаче на вход измеряемого сигнала Xi два сигнала с разностными частотами (fx„~fo) и {fx -fx,)- Частота сигнала (/x„ -/о) преобразуется в делителе в частоту f. Затем на интервал времени Ti =

- JZ--j-r = i открывается ключ SW. Тогда показания СТ, если fx = kxX + /о и fx, = Kio + /о

. Nx = (Jx - /о) - /о) = hxnlkyXo = xnjXo.

Следовательно, показания цифрового прибора с ИЧП в этом случае не зависят от /о и къ т. е. в нем не возникают аддитивные и мультипликативные погрешности от нестабильности ИЧП, как по /о, так и по коэффициенту преобразования kx-

В настоящее время интегрирующие цифровые вольтметры являются основным типом цифровых высокоточных вольтметров малого и сред-



него быстродействия, благодаря преимуществам, которыми они обладают:

относительно малой аппаратурной сложностью, малым числом элементов с прецезионными характеристиками, повышенными точностью и надежностью;

работают без предвключенных устройств выборки и хранения, необходимых для ЦВ других типов;

имеют высокий коэффициент подавления помех нормального и общего вида;

выполняют функцию фазочувствительного детектирования сигналов переменного тока, благодаря чему получили широкое применение в цифровых широкополосных измерителях параметров электрических цепей;

выполняют логоритмическое преобразование, обеспечивающее инвариантность результата к определенному неинформативному параметру;

могут выполнять различные функциональные преобразования, в частности, определение произюдных входного сигнала любого порядка и др.

Рассмотренные особенности ИЦВ обеспечиваются предварительной обработкой измеряемого и опорного сигналов соответствующими весовыми функциями (ВФ).

При балансе заряда-разряда интегрирующего преобразования

к, к,

где tx - постоянная времени интегратора по входу Ux, - постоянная времени по входу Uо, f в, (О и Рщ (t) - весовые функции по входу Ux и C/q, полученные от генераторов ГВФ1 и ГВФ2; /„,, /н, к, и /к, - моменты начала и конца интегрирования по соответствующим входам.

Интегрирующие цифровые вольтметры и 11НК с преобразованием напряжения в частоту импульсов

В цифровых юльтметрах этого типа применяются различные измерительные частотные преобразователи ИЧП.

При включении измеряемого напряжения Ux= const в течение времени t выходное напряжение усилителя Ui= ktUx линейно возрастает.

В момент, когда U становится равным Uа, срабатывает УН и выдает импульс. Этот импульс открывает ключ SW) на образцовое время Гк. В течение этого времени Гк конденсатор С разряжается импульсом "с дозированным количеством электричества от источника образцового напряжения C/q- После окончания разряда напряжение C/j снова начинает возрастать, и цикл повторяется. Показано (п. 7.5), что частота импульсов

- fx=-llTx=={UxRJR,){lJUT.



To llllllllll

limiil

"III

пнчттвпт).

ТппГо

1 1 Г

, Tk llllllllll

Nx-Tnfx-KT„Ux

Рис. 8.18. Структуры:

a - цифрового интегрирующего вольтметра в преобразованием напряжения в частоту импульсов - интегрирующего преобразователя напряжение - код на интегральном отечествен» ном преобразователе напряжение частота на микросхеме типа КР1108ПП1.

Ключ 512, через который импульсы частоты поступают на счетчик, открыт в течение Гц. Ключ SW управляется делителем частоты импульсов (рис. 8.18, а).

Тогда

Время интегрирования Гц в таких приборах можно регулировать изменяя их помехоустойчивость в различных условиях. Регулировкой Гц можно также изменять чувствительность прибора. Недостатками этих приборов являются необходимость в двух счетчиках импульсов и высокие требования к источнику коротких разряжающих импульсов.

Длительную высокоточную стабильность количества электричества в импульсе обеспечить трудно, поэтому в приборах данного типа-приходится применять частые калибровки. Цифровые вольтметры с частотными преобразователями отличаются наличием двух счетчиков импульсов: одного - для счета импульсов выходной частоты частотного преобразователя и второго - для управления ключом, который открывается на время интегрирования.

Интегрирующий преобразователь напряжения-код ПНК на интегральном преобразователе напряжение-частота на базе микросхемы КР1108ПП1 отличается несложной структурой (рис. 8.18,6) и состоит из микросхем: ПНЧ КР1108ПП1, кварцевого генератора квантующих импульсов, делителя частоты на и, ключа S1F и счетчика импульсов. При максимальной выходной частоте ПНЧ равной например 100 кГц и погрешности квантования 0,1 % время измерения будет равно 0,01 с.

Погрешность интегрирующих ЦИП с ИЧП определяется в основном погрешностью источников разряжающих импульсов. Лучшие образцы





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 [ 117 ] 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166