или
T |
|
к \ Uxdt = |
kTnUxcv=--ktxÜ0. |
Отсюда
т
\Uxdt
tx - ü a - U a U x c v ,
где UXCr, — среднее за время Т„ значение входного напряжения. Таким образом, число импульсов, зафиксированных отсчетным
устройством ОУ за время |
tx, |
|
|
|
|
|
|
лт 'ж |
_ZjL 77 |
|
|
|
Интегрирующие вольтметры в настоящее время широко приме |
няются. Одна из причин |
этого — повышенная помехозащищенность |
от помех переменного тока*Действительно, |
если па измеряемый сиг |
нал |
накладывается |
синусоидальная |
помеха |
Un частотой /_г, то при |
|
I |
|
|
|
|
|
|
Ти = п -•- (где п — 1, 2, 3, |
...) действие помехи на результат измере- |
ния |
IX |
Это объясняется |
равенством |
нулю интеграла |
исключается. |
г |
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
^ Un dt. Обычно Тп |
выбирается с учетом действия помех частотой 50 |
о |
|
|
|
|
|
|
|
или 100 Гц, которые превалируют |
над остальными |
помехами." |
Составляющие погрешности прибора: 1) погрешность дискретности от квантования интервала tx квантующими импульсами; 2) погреш ность от наличия порога чувствительности СУ; 3) погрешность от
нестабильности Тп, Тп и U0. |
|
|
Влияние |
Т0 и Тн легко исключается, если выполнять условия |
TSI = сТ0, где с = const. Это осуществляется |
путем |
формирования |
временного |
интервала Ти |
с помощью импульсов генератора ГИСЧ |
(штриховая |
линия). |
|
|
|
У вольтметров такого |
типа погрешность |
снижена |
до ± 0 , 0 0 5 % . |
- Достоинство интегрирующих вольтметров в повышенной помехо защищенности. Интегрирующие вольтметры имеют затухание для помех нормального вида порядка 40 дБ при отклонении частоты поме хи от номинальной на ± 1 % . Затухание доведено до 170 дБ для помех общего вида постоянного тока и до 120 дБ для помех частотой 50 Гц.--
Интегрирующие вольтметры делаются, как правило, многопре дельными с поддиапазонами измерения, например, 1, 10, 100 и 1000 В с 3—7-значным цифровым отсчетным устройством* Эти вольтметры являются наиболее чувствительными. Известны интегрирующие вольтметры, у которых одна единица младшего разряда отсчетного устройства соответствует 0,1 мкВ.
. Интегрирующие вольтметры иногда снабжаются различными при
ставками, расширяющими возможности прибора. Например, могут 386
При этом время разряда оказывается пропорциональным |
амплитуде. |
Погрешность таких |
приборов |
не менее |
1—5%. |
|
|
|
|
|
|
|
Следует |
отметить, |
что измерители интервалов времени могут |
быть |
применены |
для |
измерения любых величин, которые могут |
быть предварительно |
преобразованы |
в интервал |
времени. |
|
|
|
|
|
Ц ИП с |
непосредственно |
преобразуемой |
в |
код величиной |
|
|
|
£ |
|
|
|
|
|
|
|
|
в виде частоты |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Частотомер |
(рис. |
296). Генератор импульса заданной длитель |
ности ГИЗД |
|
через триггер |
Гг открывает ключ К на время Тп. |
|
За это |
время |
импульсы |
частотой |
/ ѵ , |
сформированные |
формирователем Ф, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пройдут |
на |
вход |
ПУ |
в |
коли- |
|
Ф |
|
|
|
|
ПУ |
|
ОУ |
|
честве |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T„fx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
Код |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тг |
|
|
Установка |
|
„нуля |
|
Показания прибора |
пропор |
|
|
|
|
|
|
|
циональны |
fx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н Е |
|
|
|
|
|
|
|
Составляющие |
погрешности |
|
|
|
|
ГИЗД |
|
|
|
|
|
|
|
прибора: |
1) погрешность |
ди |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
скретности, зависящая от |
ТхІТа\ |
Рис . |
296. Структурная |
схема |
частото |
2) |
погрешность |
от |
нестабиль |
|
|
|
|
мера |
|
|
|
|
|
|
ности |
и |
точности |
формирова |
Интегрирующий |
вольтметр |
|
ния Т„. |
|
|
|
|
|
|
|
|
(частотный). В этих |
приборах |
изме |
ряемое |
напряжение |
|
Ux |
предварительно |
преобразуется |
в |
частоту |
импульсов |
fx |
= |
kllx, |
|
где |
к |
— коэффициент |
преобразования. |
Затем |
эта |
частота |
|
измеряется |
по |
схеме рис. |
296. |
|
|
|
|
|
|
|
|
В общем случае показание интегрирующего частотного вольт |
метра |
равно: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N = |
J |
fxdt=\ |
|
kUxdt |
= kTuUx |
ср- |
|
|
|
|
|
|
Показания прибора пропорциональны среднему за время |
Т„ |
значению Ux. |
Если Г„ кратно периоду помехи Г п , то действие помехи |
исключается. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Помимо погрешностей, характерных для измерителя частоты, этому прибору присуща еще погрешность от нестабильности коэффи циента преобразования к и погрешности от влияния периодической помехи при нарушении кратности Тп и Г и .
Недостаток этих приборов заключается в ограниченном быстро
действии ( Г и не |
может |
быть меньше периода |
помехи). |
В настоящее |
время |
в таких приборах |
погрешность порядка |
± 0 , 0 1 %. |
|
|
|
Помимо рассмотренных интегрирующих вольтметров, известны так называемые интегропотенциометрические вольтметры постоянного тока, в которых измерение производится за два цикла, причем второй
цикл служит для коррекции результатов измерения первого цикла. Это позволило за счет усложнения прибора получить более высокую точность (погрешность ±0,005%) .
Измерители частоты могут применяться для измерения любых величин, которые предварительно могут быть преобразованы в час тоту.
Ц И П с непосредственно преобразуемой в |
код величиной |
в виде напряжения постоянного |
тока |
Вольтметр (циклический). Структурная схема приведена на рис. 297, а, где ГЛСН — генератор линейно-ступенчато-изменяю щегося напряжения. Генератор ГЛСН может быть построен с исполь зованием дискретного делителя напряжения с электронными ключами,
а)
СУ ГЛСН 1 К ГИ
|
|
\-*код |
|
|
Тг |
Установка |
„ нуля " |
|
|
|
Стоп-импульс |
|
Старт-импульс |
|
6) |
|
|
|
LA |
Рис. |
297. Вольтметр (цикличе |
ский): |
а — структурная |
схема; |
|
б |
— график напряжений |
управляемыми от триггеров двоичной пересчетной схемы. При поступ лении импульсов на вход пересчетной схемы напряжение на выходе делителя будет возрастать по линейно-ступенчатому закону.
При подаче пускового импульса триггер Тг перебрасывается и своим выходным импульсом открывает ключ К. Импульсы от гене ратора импульсов ГИ начинают проходить через ключ на вход гене ратора ГЛСН и ПУ. Напряжение Uh на выходе генератора ГЛСН начинает возрастать по линейно-ступенчатому закону (рис. 297, б). При Uh = UX (с определенной погрешностью) сравнивающее устрой ство СУ выдает стоп-импульс, возвращающий триггер в исходное состояние. Триггер закрывает ключ К и тем самым прекращает поступление импульсов на вход генератора ГЛСН и ПУ. Следователь
но, на отсчетном устройстве |
будет |
зафиксировано число |
N : |
иъ |
и. |
|
AUb |
AUb |
Составляющие погрешности прибора: 1) погрешность дискрет ности, зависящая от числа ступенек напряжения Uh; 2) погрешность
реализации, ооусловленная неодинаковостью и нестаоильностыо ступенек AUk; 3) погрешность, обусловленная порогом чувстви тельности сравнивающего устройства.
Недостаток этого типа вольтметров — малое быстродействие, а поэтому в настоящее время такие вольтметры применяются редко.
Вольтметр (следящий) (рис. 298, а). В этом приборе применя ется сравнивающее устройство СУ со следящим режимом работы.
При |
Uk < Ux |
СУ выдает импульс 1, открывающий ключ |
К^, |
при |
Uh^> |
U'X СУ |
выдает импульс 2, открывающий ключ К2; при |
Uh |
= |
= UX импульсов на выходе СУ нет и оба ключа закрыты. ГЛСИ |
— |
реверсивный |
генератор линейно-ступенчато-изменяющегося |
напря |
жения, он может быть построен с использованием дискретного дели теля напряжения и реверсивной пересчетной схемы.
о) |
|
|
|
|
|
|
|
а/ |
Л рглсн |
Вх.1\ К1 |
ГИ |
РПУ |
0У |
|
\ |
Импульс 1 |
Вх.2 |
K2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-Код |
|
|
Импульс 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6) |
|
|
|
|
|
|
Uxi |
— |
FT |
|
|
|
|
|
|
|
|
Ux3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ta |
ts |
|
|
Рис. |
298. |
Вольтметр |
(следящий): а — |
структурная |
схема; |
|
|
б — график |
напряжений |
|
При включении Ux в момент tt |
(рис. 298, |
б) открывается ключ К1, |
импульсы от генератора импульсов ГИ начинают поступать на вход 1 генератора РГЛСН и на вход реверсивного пересчетного устройства РПУ. Напряжение Uh начинает возрастать. При Uhl = Uxl в мо мент t2 ключ К1 закрывается и на отсчетном устройстве ОУ зафикси руется число
В момент t3 входное напряжение становится равным Ux2, что снова приводит к неравенству Uh < Ux, к возрастанию напряжения Uk до Uh2 = Ux2 в момент г4 и к установлению показания на ОУ
дг |
Uкі |
^хч |
i V a |
AUh2 |
AUk |
Если в момент f5 напряжение |
Ux уменьшится, то СУ включит ключ |
К2 и напряжение Ux начнет уменьшаться до Uh3 = Ux3. В момент te показание ОУ станет
