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

при разработке новых ЦИП с микропроцессорами стремятся не только к тому, чтобы поручать микропроцессору обычные для него операции - осреднение, умножение, деление, функции цифрового управляющего автомата и т. д., но и операции, существенно повышающие метрологические характеристики ЦИП как например, точность, многофункциональность, широкополосность от инфранизких частот до СВЧ, автокалнброБку в том числе и на основе использования избыточных кодов, уравновешивание мостовых цепей с помощью управляемых микропроцессором цифро-аналоговых преобразователей, определение L-, С-параметров вычислением отношений квадратурных проекций синусоидальных напряжений при использовании высокоточного дискретного квадратурного несинфазированного с измерительными сигналами фазовращателя (п. 8.4), линеаризацию полиномиальных характеристик измерительных преобразователей и др. •

Благодаря использованию микропроцессоров в ЦИП стало воз-можньм определение показателей точности результата измерения, диагностика состояния отдельных функциональных узлов, включение и выключение прибора в заданные моменты времени. Построение ЦИП на базе МП позволяет быстро создавать новЫе программно-перестраиваемые измерительно-вычислительные устройства. Примером такого устройства являются и интегральныеперепрограммируемые аналого-цифро-аналоговые МП, на основе которых создаются многофункциональные ИП с несколькими входными сигналами и простейшие замкнутые системы цифрового управления. Для ЦИП, допускающих автономное применение или работу в составе небольших наборов (измеритель-регистратор, измеритель-дисплей, измеритель-калькулятор-регистратор), ГОСТ 26003-80 регламентирует приборный интерфейс. Все разрабатываемые цифровые средства измерений оснащаются микропроцессорами и встроенным интерфейсом. Конструкции ЦИП выполняются на основе стандартизованных универсальных технологических конструктивов УТК2, которые обеспечивают конструктивную совместимость их между собой. Все большее значение приобретают разработки ЦИП для измерения неэлектрических величин, динамических и статистических характеристик сигналов.

Большие успехи достигнуты в области измерений частотно-временных параметров сигналов. Наиболее широко применяется прибор для измерения указанных параметров - универсальный цифровой частотометр с микропроцессором, работгющий в режимах измерения частоты, интервалов времени, периода, фазы и отношения частот. Верхний предел измерения частоты прямым счетом ограничивается быстродействием счетчиков импульсов. Применение входных делителей частоты и быстродействующих счетчиков импульсов позволяет измерять частоту до 3 и до 40 ГГц при автоматизации процесса предварительного преобразования частоты. Разработаны цифровые помехоустойчивые частотометры (п. 8.2). Благодаря реализации взаимообратного метода с помощью микропроцессора, фильтрации и АРУ-частоты и периоды в диапазонах от долей герц до БОО МГц измеряются с сдкнаковой точностью за малое время (например, 43-66 цифровой частотометр ПО имени Королева). Повышение быстродействия пересчетных устройств позволяет достичь минимальной погрешности при измерении однркрат-



йых временных интервалов до не (43-64 ПО имени Королева), а применение метода двойного нониуса для однократных интервалов повышает разрешающую способность до 100 и 20 пс (43-65, HP 5370А).

Разработан хронометр максимальной чувствительности, в котором использование методов преобразования времени позволило добиться минимальной погрешности 1 пс - для длительности однократных импульсов, а для повторяющихся интервалов времени предусмотрено статистическое осреднение, благодаря которому случайная составляющая погрешности измерения уменьшается до 100 фс.

При совершенствовании ЦИП частотно-временной группы увеличивается: степень автоматизации и программного управления на базе использования микропроцессоров, точность, разрешающая способность и быстродействие.

В серийных цифровых фазометрах наиболее распространен метод прямого преобразования фазы либо в интервал времени, либо в напряжение. Основными достоинствами цифровых фазометров прямого преобразования являются широкий частотный диапазон (20 Гц ... ... 1 МГц, Ф2-16 ЗИП, г. Краснодар), высокая разрешающая способность, быстродействие и надежность. Точность измерения такими фазометрами определяется в основном дополнительными по1решностями измерения, вызванными изменениями уровня сигнала в одном из каналов и искажениями формы входных сигналов. Измерение фазы в области высоких частот (выше 1 МГц) обычно выполняется переносом фазы с диапазона рабочих частот на фиксированную промежуточную частоту. Использование стробоскопического переноса наиболее перспективно, так как позволяет увеличить степень автоматизации измерений, уменьшить погрешности в широком частотном и динамическом диапазонах.

Компенсационные методы измерения фазы долгое время не находили широкого распространения ввиду отсутствия управляемых кодом мер фазового сдвига. Работы по исследованию и разработке мер фазовых сдвигов на основе параллельно работающих счетчиков (ПО «Точэлектроприбор», КПИ, г. Киев) позволили разработать и внедрить в серийное производство компенсационные фазометры Ф5126 и Ф5131. Эти фазометры имеют погрешность измерения 0,3°...0,5° в частотном диапазоне 0,001 Гц... 150 МГц, высокую помехоустойчивость к воздействию детерминированных и случайных помех, высокую степень автоматизации процесса измерения, высокое быстродействие (время измерения 0,5 с).

За последние годы новых успехов достигла техника разработки цифровых вольтметров (ЦВ) постоянного тока. Серийно выпускаются интегральные и гибридные АЦП. Примерно в 10... 100 разуменьшена погрешность цифровых вольтметров. Выпускаются серийно прецизионные цифровые вольтметры типа Щ 1612 (ПО «Вибратор») класса точности 0,001/0,0005, время измерения 2 с. Погрешности наиболее точных зарубежных и отечественных цифровых вольтметров близки к погрешностям государственных эталонов .напряжения. Созданы высокочувствительные, точные и помехозащищенные вольтметры, например, разрешающая способность цифрового вольтметра Щ 48000 --10 нВ (ПО «Микроприбор», Львовский политехнический институт), а цифрового нановольтметра типа В2-38 с микропроцессором 1 нВ.



Среди прецизионных ЦВ наиболее быстродействующим, ябляется ЦВ, разработанный в институте автоматики и электрометрии СО АН СССР с погрешностью квантования равной 0,0001 % и временем одного измерения, равным 0,005 с (п. 8.1).

Двухтактное интегрирование стало базой для построения цифровых комбинированных приборов (мультиметров). Однако возможности повышения точности ЦВ на базе метода двойного интегрирования были исчерпаны на уровне 0,01 % главным .образом из-зэ влияния входного ключа и абсорбции конденсатора. Дальнейшее совершенствование по точности вначале пошло по пути использования дифференциального метода измерения, а затем по пути многократного интегрирования (п. 8.4).

Цифровые мультиметры становятся все более универсальными по числу измеряемых величин пределов измерения, по разнообразию параметров при обработке и числу выполняемых функций, в частности они выполняют и функции сигнатурного анализа, т. е. логического анализа цифровых автоматов. В новых цифровых мультиметрах с микропроцессорами предусматривается возможность перепрограммирования цифровой обработки сигнала в передней панели прибора. Функции цифровой индикации в них выполняются жидкокристаллическими буквенно-цифровьши дисплеями.

Важным направлением развития средств ЦИП является минимизация потребления энергии, обеспечивающая длительное автономное применение, снижение уровня помех, уменьшение габаритных размеров и массы ЦИП, повышение надежности, наработка на отказ цифровых мультиметров на элементах с минимальным потреблением повышена до 5000 ч. Для этих целей в ЦИП применяют жидко-кристаллические индикаторы, АЦП с потреблением мощности до 10 мкВт, операционные усилители с потреблением мощности в несколько микроватт, цифровые микросхемы КМДП-технологии, импульсные режимы.

В высокочувствительных ЦВ постоянного тока одной из важнейших характеристик наряду с точностью стал коэффициент подавления сетевых помех Кп. ГОСТ 14014-82 для ЦВ нормирует /fn не только для первой, но и для второй гармоники сети. В ЦВ двухтактного интегрирования с фиксированным временем интегрирования входного сигнала Кп при изменении частоты сети на 1 % составлял только 40 дБ, что явно недостаточно для высокоточных и высокочувствительных ЦВ. Введенная подстройка частоты квантующих импульсов под частоту сети с помощью ФАПЧ повысила /Сг только до 60 дБ.

Отечественными учеными развита теория весовых функций в применении к подавлению сетевых помех в ЦВ двухтактного интегрирования. Созданы эффективные весовые функции: непрерывные, ступенча- тые, гребенчатые и дискретные, обеспечивающие Кп до 80 дБ, для первой гармоники и до 60...70 дБ для второй гармоники. Разработаны логометрические способы аналого-цифрового преобразования, при которых интегрирование производится за период сетевой частоты, обеспечивается Кп до 90 дБ как для первой, так и для высших гармоник сетевой частоты.

Самостоятельным направлением цифровой измерительной техники является использование в аналого-цифровых преобразователях и приборах одновременно аналогового и цифрового выходов. Разработаны





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