Файл: Электрические измерения. Общий курс учебник.pdf

сдвига старт- и стоп-импульсов относительно квантующих импуль­ сов и выражается в виде двух составляющих:

Агд = ЛГДІ — АіЛ2 = ахТ0 — а.2Тп,

где

аі = 0ч--1; а 2 0 ч - 1 .

Таким образом, максимальная абсолютная погрешность дискрет­ ности А?"д„). = АіТ0; максимальная относительная погрешность

Вероятность расположения старт- и стоп-импульсов в любой мо­ мент между квантующими импульсами одинакова, а поэтому диффе­ ренциальные законы распределения погрешностей МД1 и Atn2 равно­ мерны и несимметричны относительно нуля (рис. 279, а и б).

Закон распределения результирующей погрешности дискрет­ ности показан на рис. 279, е. Среднеквадратическое значение погреш­ ности дискретности

/

Максимальная погрешность дискретности может быть уменьшена, если стартовый импульс всегда располагать между квантующими им­ пульсами с временным сдвигом

рого рода. Динамические погрешности первого рода, так же как в ана­ логовых приборах, обусловлены инерционностью элементов измери­ тельной части прибора. Динамические погрешности второго рода воз-

368

никают из-за того, что измерение произошло, положим, в момент вре­ мени /2 (рис. 280), а результат измерения приписывается обычно либо началу цикла преобразования tl: либо концу цикла преобразования

Это приводит к возникновению погрешности Ахх И л и Ах2. Максимальная приведенная динамическая погрешность второго

рода

где Ах — максимальное изменение измеряемой величины за время Г„;

кативная погрешность), для нормирования используется приведенная погрешность

Ѵ = ± с 0 , %.

Пределы измерения и порог чувствительности. Под пределами измерения ЦИП понимают те наименьшие и наибольшие значения измеряемой величины, которые могут быть измерены приборами. Пределы измерения прибора зависят от принципа действия и кон­ струкции прибора. Если прибор предназначается для измерения в ши­ роких пределах, то с целью повышения точности измерения в при­ боре предусматриваются поддиапазоны измерений. Включение под­ диапазонов производится вручную или автоматически.

Возможность прибора измерять малые значения и малые прираще­ ния измеряемой величины характеризуется порогом чувствитель­ ности (разрешающей способностью) прибора. Под порогом чувстви­ тельности ЦИП понимается наименьшее изменение измеряемой вели­ чины, вызывающее изменение показаний прибора.

369

Входное сопротивление прибора влияет на потребляемую энер­ гию от измеряемой цепи и в конечном итоге на результат измерения. Чтобы влияние было минимальным, например, у вольтметров вход­ ное сопротивление делают по возможности большим. Если допустить относительную погрешность измерения из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника, равную у , то соотношение между входным сопротивлением вольтметра Нвх и внутренним сопро­ тивлением источника сигнала Рц равно Іі^ я« yRBX. У современных цифровых вольтметров постоянного тока на некоторых пределах вход­ ное сопротивление достигает 10 1 0 Ом и более, а при использовании входного делителя 106 — 10 7 Ом.

У вольтметров с уравновешиванием измеряемой величины вход­ ное сопротивление иногда изменяется в процессе измерения, что может явиться причиной появления динамической погрешности при

зуется числом преобразований с нормированной погрешностью в еди­ ницу времени. Знание быстродействия как характеристики прибора важно в случае измерения либо одной быстро меняющейся во времени

Кроме того, от быстродействия прибора зависит погрешность ин­ терполяции.

Для ЦИП указывается также время измерения — время, прошед­ шее от момента изменения измеряемой величины или начала принуди­ тельного цикла измерения до момента получения нового результата измерения на отсчетном устройстве.

Помехозащищенность. Помехи, действующие на ЦИП, делятся на помехи нормального вида и общего вида. Помехи нормального вида

возникает из-за наличия разности потенциалов между зажимами источника измеряемого сигнала Ux и точкой заземления прибора (эквивалентный генератор Un на рис. 281). Ток помехи / п , протекая по соединительным проводам г, создает на них падение напряжения — помеху.

370

Особенно трудна борьба с помехами в точных цифровых вольт­ метрах постоянного тока. В них для уменьшения действия помех нормального вида, появляющихся в виде переменного напряжения (главным образом частотой 50 Гц), применяют фильтры, а также ис­ пользуется принцип действия, включающий интегрирование вход­ ного сигнала (см. § 50).

Для борьбы с помехами общего вида схема прибора и его конструк­ ция выбираются так, чтобы сопротивление контура для тока помехи было максимальным при минимальном значении г. Это достигается, например, изолированием входной цепи прибора от корпуса прибора. Помехозащищенность цифровых вольтметров постоянного тока обычно характеризуется затуханием

Надежность. ЦИП являются достаточно сложными устройствами, включающими сотни — тысячи элементов. Поэтому надежность ЦИП еще не достаточно высока. Повышение надежности применяемых элементов будет повышать надежность ЦИП. Пока нет нормирования надежности ЦИП. Однако надо ожидать, что нормирование надеж­ ности станет столь же обязательным, как нормирование погрешности.

49.Узлы цифровых измерительных приборов

ВЦИП находит применение ряд специальных узлов, выполняе­ мых с применением элементов электронной техники. В настоящее время при производстве ЦИП начинают широко применяться изде­ лия микроэлектроники (интегральные схемы), представляющие со­ бой очень компактные и надежные функциональные узлы.

Рассмотрим (упрощенно) в общих чертах некоторые наиболее часто встречающиеся в ЦИП узлы.

Триггер (Тг) — устройство с двумя состояниями устойчивого равновесия, способное скачкообразно переходить из одного состоя­ ния в другое с помощью внешнего сигнала. После такого перехода новое устойчивое состояние сохраняется до тех пор, пока другой внеш­ ний сигнал не изменит его.

В настоящее время в ЦИП применяют так называемые потенци­ альные триггеры, состояния которых отличаются ' уровнем потен­ циала выходных зажимов.

Триггеры, применяемые в ЦИП, выполняют с использованием полупроводниковых элементов (транзисторов, диодов), резисторов, конденсаторов и интегральных схем.

На рис. 282 условно изображен триггер, имеющий в общем слу­ чае три входа: нулевой х0, единичный хх, счетный вход СВ, и два вы­ хода: нулевой уg и единичный ух.

При поступлении пускового импульса на вход х0 триггер устанав­ ливается в состояние «0», а при поступлении импульса на вход хх —

371