Цифровые измерительные приборы.

Необходимо также остановиться на цифровых СИ. В общем, такие приборы имеют название как (ЦИП) цифровые измерительные приборы или преобразователи. В отличие от аналоговых СИ в ЦИП обязательно выполняются следующие операции:

- квантование измеряемой величины по уровню;

- дискретизация ее про времени;

- кодирование информации.

ЦИП называют такие СИ, в которых автоматически вырабатываются дискретные сигналы измерительной информации, соответствующую по уровню, которая регистрируется показаниями в цифровой форме на цифровом табло. В современных ЦИП присутствует некоторый преобразователь из двоичной системы счисления в десятичную, они сильно упрощаются при применении кодирования двоично-десятичной системы счисления. Принцип работы ЦИП показан на рисунке 15.5, где можно рассмотреть дискретизацию и квантование непрерывной величины, изменяющейся по времени.

Рисунок 15.5 Принцип работы цифрового измерительного прибора

Принцип работы ЦИП основан на дискретном представлении непрерывных величин. Непрерывная величина x(t) – величина, которая может иметь в заданном диапазоне Д бесконечно большое число значений в интервале времени Т при бесконечно большом числе моментов времени (рисунок 15.5 а). Величина может быть непрерывной либо по значению, либо по времени. Величину, непрерывную по значению и прерывную по времени, называют дискретизированной (рисунок 15.5 б). Значения дискретизированной величины отличны от нуля только в определенные моменты времени. Величину, непрерывную по времени и прерывную по значению, называют квантованной (рисунок 15.5 в). Квантованная величина в диапазоне Д может принимать только конечное число значений. Непрерывная величина x(t) может быть дискретизированной и квантованной одновременно (рисунок 15.5 г). Процесс преобразования непрерывной во времени величины в дискретизированную путем сохранения ее мгновенных значений в моменты времени t₀, t₁, t₂, t₃,….t_n (моменты дискретизации) называют дискретизацией. Интервал Δt между ближайшими моментами дискретизации называют шагом дискретизации. Процесс преобразования непрерывной по значению величины в квантованную путем замены ее значений ближайшими фиксированными значениями х₁, х₂, х₃,…х_n называется квантованием. Разность Δх между двумя определенными (детерминированными) значениями величин называют шагом квантования. При измерении отсчет значения величины x(t) производится в моменты дискретизации с точностью до ближайшего квантованного значения. Поэтому в общем случае полученное в результате квантования значение Х_изм. отличается от действительного значения измеряемой величины Х_д . Следовательно, погрешность от замены Х_д на Х_квант. Может быть снижена за счет уменьшения шага квантования, что и является главным преимуществом ЦИП, так как, если шаг квантования стремится к нулю, то и погрешность может быть снижена значительно. Процесс измерения в ЦИП включает в себя дискретизацию, квантование и кодирование – получение по определенной системе правил числового значения квантованной величины в виде комбинации цифр (дискретных сигналов). Так, например, кодирование квантованных значений сигналов х_{0 изм.}, х_{1 изм.}, х_{2 изм.}, …., х_{n изм.} (рисунок 16.1.4г) может быть осуществлено путем выработки в приборе в моменты дискретизации t₀, t₁, t₂, …., t_n пакетов импульсов, с числом импульсов, равным количеству интервалов квантования. Процесс аналого-цифрового преобразования составляет сущность любого ЦИП, более подробно с такими приборами и СИ можно познакомиться в источниках /8, 10, 11, 12, 14/.

Наиболее популярным ЦИП можно привести прибор, зарегистрированный в Государственном реестре СИ под № 17977 – 98 с названием «регулятор микропроцессорный многоканальный серии МЕТАКОН – 512/522/532/562».

За последние годы номенклатура таких СИ и предприятий, их выпускающих, резко возрастает, поэтому привести перечень всех, подобно вышеуказанному измерительному прибору, СИ не представляется возможным.