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

г л а ва 6

ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

В связи с широким развитием комплексной автоматизации производственных процессов и экспериментальных исследований на базе широкого применения ЭВМ возрастают требования к измерительной технике. Они заключаются в следующем:

повышении точности, быстродействия и чувствительности при измерении изменяющихся величин;

осуществлении полной автоматизации сложных процедур прямых, косвенных, совокупных и совместных измерений;

выдачи результатов измерений в кодированной форме непосредственно управляющей системе.

Эти задачи решает новая отрасль измерительной техники - цифровая измерительная техника.

В настоящее время цифровая измерительная техника является основной и наиболее быстро развивающейся частью современной измерительной техники. Средства цифровой измерительной техники наилучшим образом сопрягаются с средствами цифровой вычислительной техники, что и определяет их основную роль в измерительно-вычислительных комплексах для выполнения сложных научных экспериментов.

Цифровыми называются такие измерительные устройства, в кото- рых измеряемая величина автоматически в результате квантования, сравнения, цифрового кодирования и соответствующих вычислений представляется кодовым сигналом, выражающим значение измеряемой величины.

Цифровые измерительные устройства разделяются на цифровые измерительные приборы (ЦИП) и измерительные преобразователи аналог - код (ИПАК).

Цифровые измерительные приборы являются автономными устройствами, выдают значение измеряемой величины автоматически в визуальном виде на отдельном цифровом отсчетном или регистрирующем устройстве.

Измерительные преобразователи аналог - код не имеют отсчет-ных или регистрирующих устройств, являются частью цифровых измерительных приборов или более сложных измерительно-информационных систем и выдают результат измерения обычно в виде электрического кодового сигнала.

Характерной особенностью цифровых приборов и измерительных преобразователей аналог - код является дискретность выдачи результата измерения во времени, так как для определения числового значения измеряемой величины необходима затрата определенного времени.

Каждый ЦИП выдает результат измерения Nx дискретно во времени, обычно периодически. При наличии средств памяти ЦИП измеряет зависимость X от времет.х(()=-NxqxkT). Ввиду высокого быстродействия ЦИП полное использование его возможностей реализуется либо при работе в системе с другими устройствами, либо при



наличии достаточной по объему памяти. Например, при быстродействии ЦИП в 10 мкс и 14 разрядах память в 16 Кбайт будет заполнена за 0,1 с.

Основные достоинства цифровых измерительных устройств:

быстродействие-до сотен миллионной измерений в секунду. Высокая информационная способность цифровых измерительнмх приборов значительно превышает способности оператора к восприятию информации, поэтому ЦИП имеют, кроме цифровых отсчетных устройств, выход в виде кода для связи с ЭВМ, устройствами памяти или быстродействующими цифропечатающими устройствами;

высокая точность, превышающая при наличии автоматической обработки результатов измерений точность цифровых приборов ручного уравновешивания;

отсутствие субъективных составляющих погрешностей отсчета, наличие которых (при ограниченной длине шкалы) лимитирует максимально достижимую точность аналоговых показывающих приборов;

наличие выхода в виде кодового сигнала, удобного для цифровой обработки, а также для запоминания и передачи на расстояние без погрешностей;

возможность автоматической калибровки и автоматического введения поправки с целью уменьшения систематических погрешностей;

возможность осреднения результатов измерения для уменьшения случайных погрешностей, автоматизации косвенных и совокупных измерений. В метрологии разработаны методы устранения систематических погрешностей поверкой, а случайных - осреднением результатов многократных измерений. Раньше при использовании этих методов one-ратор при работе с неавтоматическими приборами неизбежно затрачивал много труда и времени. В цифровых измерительных приборах предусматривается автоматическая периодическая поверка и калибровка прибора по образцовой величине для исключения систематических погрешностей. Если систематическая погрешность в приборе устранена, то при многократных измерениях величины с последующим определением среднего ее значения, среднее квадратическое отклонение Ор уменьшается, т. е.

Ор = Yo]J= "/"аУ(Гизм/Гц) = "/"аГц/Гизм,

где - среднее квадратическое отклонение погрешности отдельного измерения; п - количество шмерений; Гизм - общее время измерения; Гц - время одного измерения.

Следовательно, при условии осреднения результатов отдельных измерений при Тзи = const наиболее точным будет прибор с минимальным значением а.Гц, т. е. при сочетании малого среднего квадратического отклонения случайной составляющей погрешности и высокого быстродействия (малого времени одного измерения Тц). Результат измерения суммируется счетчиками импульсов и после давления на п равен




P"f- e.l- Цифровые измерительные приборы: а, б - лабораторные; е- мультиметр с дисгшейныи индикатором; г.д- переносные- е - па. цельный; ж - автономный карманный.





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