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

и интервал времени. В них Ux, h и Тх сопоставляются с образцовыми квантЬвапньшв величинами <7„ = Nqy, 4 = Nq и Г„ = NxTg. В таких приборах каждое из iV,, устройств сравнения выполнено в виде элементсфно простого чувствительного элемента. Таких элементов можно выполнить много и 7V„ выбрать большим. Поэт-ому ЦИП сопоставления для перемещения и интервалов времени выполняются высокой точности, с погрешностью 10"** м и 10~ с. ЦИП сопоставления- для напряжения выг[олняются с мены-пим числом ступеней квантования ввиду относительно большей сложности УС. Такие приборы при одинаковых УС имеют по сравнению с ЦИП уравновешивания более высокое быстродействие. Интегральные АЦП сопоставления для напряжения имеют обычно 6...8 двоичных разрядов при быстродействии до 100 МГц.

Метод сопоставления можно реализовать и для других величин, например, для. частоты (с помощью набора Nh узкополосных фильтров с полосой пропуа<ания Д/к, в этом случае измерение частоты будет определяться только временем реакции данного полосового фильтра); для фазы (если предусмотреть соответствующее число полосовых импульсных фазовых фильтров, пропускающих импульсы, находящиеся только в диапазоне данного кванта фазы ф.) Для фазы как относительной величины такое устройство можно создать и с по- • движным фазовым интервалом, циклически перемещающимся во всем диапазоне от О до 360 ° в течение каждого периода сигнала.

К цифровым приборам сопоставления относятся, например, цифровые измерители угловых и линейных перемещений, параллельные АЦП максимального быстродействия для измерения мгновенных значений напряжении, цифровые хронометры, частотомеры, фазометры.

Цифровьте приборы уравновешивания, или приборы последовательного действия, построены по замкнутой схеме. В таких приборах в процессе измерения производится сравнение известной компенсирующей величины Хк и неизвестной по значению величины X или величины, пропорциональной мгновенному значению или интегралу величины X, в процессе уравновешивания одна из величин Хк, или величина, пропорциональная X, изменяется во времени с помощью цифрового автомата и меры.

Процесс уравновешивания продолжается до момента уравнивания величин X и Хк, который обнаруживается одним УС.

Цифровые приборы уравновешивания разделяются на приборы следящего и развертывающего уравновешивания.

ЦИП уравновешивания отличаются обычно наличием одноканаль-ных регулируемых мер (рис. 6.3,б), реже - одноканальных регулируемых масштабных преобразователей ОРМП (рис. 6.3,г) одного устройства сравнения, а также замкнутой структурной схемой.

В ЦИП уравновешивания реализуются операции воспроизведения величины заданного размера, сравнения, запоминания, реже - операции масштабного преобразования, воспроизведения, сравнения и запоминания и, наконец, при использовании одноканальной нерегулируемой меры используются операции сравнения, масштабного преобразования, умножения, суммирования и запоминания. По последнему методу построены так называемые конвейерные ЦИП (п. 10.4).



.преобладающая часть ЦИП уравновешивания выполняется с одноканальной регулируемой мерой, т. е. с одноканальным преобразователем код - аналог. В этой структуре обеспечивается высокая точность, максимальная аппаратурная простота ввиду одноканальности меры и наличия только одного УС, однако быстродействие при этоМ: снижается. В интегральных и гибридных АЦП уравновешивания погрешность снижена до 0,01 при времени измерения (10...1) мкс.

Цифровые приборы уравновешивания разделяются на приборы следящего уравновешивания и развертывающего уравновешивания.

В цифровых следящих приборах компенсирующая величина изменяется по сигналам устройства сравнения, цифрового автомата ЦА и меры реверсивно как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения. Эти приборы делятся на приборы с равномерно-ступенчатым и неравномерно-ступенчатым изменением Хк-

В цифровых приборах развертывающего уравновешивания компенсирующая величина изменяется повторяющимися циклами принудительно по заранее заданной программе в сторону увеличения или уменьшения цифровым автоматом (ЦА) и мерой.

Цифровые приборы развертывающего уравновешивания, к которым относится большинство цифровых приборов уравновешивания, в зависимости от закона изменения Хк делятся на приборы с равномерно-ступенчатым и с неравномерно-ступенчатым, или поразрядным, изменениями х. Цифровые приборы развертывающего уравновешивания с поразрядньш изменением Хк называются приборами поразрядного уравновешивания.

ЦИП уравновешивания создаются, главным образом, в виде цифровых вольтметров для постоянного напряжения, цифровых мостов постоянного и переменного тока, цифровых фазометров уравновешивания.

Кроме перечисленных основных разновидностей в последнее время стали применять самоадаптирующиеся ЦИП с изменяющейся структурой следящего и развертывающего уравновешивания, а также комбинированные ЦИП, которые в первом цикле работают по методу сопоставления (п. 1.3), а во втором - методу уравновеишвания.

6.2. ПОГРЕШНОСТИ ЦИП ОТ КВАНТОВАНИЯ ПО РАЗМЕРУ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА СТУПЕНЕЙ КВАНТОВАШШ ИЗМЕРЯЕМОЙ ВЕЛИЧИНЫ

Квантование по размеру данной величины X заключается в разделении этой величины на ступени квантования д. Квантуется в цифровом измертельном приборе обычно образцовая величина, удобная . для автоматического квантования, однородная с измеряемой или с одной из промежуточных величин. В результате сравнения X с квантованной известной величиной и последующего числового кодирования каждый данный размер измеряемой величины X (рис. 6Л,а) представляется на выходе ЦИП ближайшим к нему значением xn-

x,= N,q,, (6.1)



4 2 О


Рис. 6.4. Преобразование непрерывной измеряемой величины X в код: а - квантование по размеру прн X = const; б - дискретизация Х {t) только во времени с постоянным Tg ; в - дискретизация во времени с постоянным Tg и одновременное квантование по значению в циклическом режиме; г - квантование X {t) по значению и адаптивная дискретизация во времени при следящем режиме.

где - число ступеней квантования, отсчет ЦИП; % - показание ЦИП.

Число ступеней квантования номинального значения, или номинальный отсчет ЦИП,

Л/н = Ent

(6.2)

где Ent! Л -целая часть числа А.

Дискретизация во времени заключается в представлении непрерывной функции времени X (t) рядом ее мгновенных значений (рис. 6.4,6), которые обычно следуют через одинаковые интервалы времени Гд (длительность цикла дискретизации). В этом случае при счете числа измерений п по числу п можно определить координату времени ТрП. Эти мгновенные значения представляются в аналоговых приборах развертывающего уравновешивания (гл. 5) в виде аналоговой выходной величины, а в цифровых приборах циклического действия - в виде числовых значений или кода (рис. 6.4,е). Если измерение X (/) выполняется на каждом уровне квантования, то автоматически происходит адаптивная, т. е. приспосабливающаяся, дискретизация во времени. Например, в цифровых приборах следящего уравновешивания результат измерения представляется дискретно во времени через неодинаковые интервалы (рис. 6.4,г). При этом для определения X (t) необходимо измерять координату времени каждого отсчета.

С увеличением номинального числа ступеней квантования Лн и уменьшением длительности цикла дискретизации Гд сложность и стоимость цифровых приборов возрастают. Число ступеней квантования и длительность цикла дискретизации необходимо выбирать п® заданным значениям погрешности и быстродействия с учетом возрастающей сложности аппаратуры при увеличении и уменьшении Гд.





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