Основные функциональные устройства измерительной цепи

1. Источники питания. Электрическая цепь может быть активной или пассивной. Электрические цепи (устройства), включающие внешние источники электрической энергии, называются активными, а не включающие таковых – пассивными.

Пример. Для получения вольт-амперной характеристики светодиода (источника светового излучения) мы должны пропустить через него электрический ток, а потому включить его в активную измерительную цепь, использовав источник питания (внешней энергии). А характеристики фотодиода (приемника светового излучения) мы можем получить и без внешнего источника энергии, использовав пассивную измерительную цепь. В этом случае источником электрической энергии является сам фотодиод, преобразующий световое излучение в электрический ток.

2. Усилители сигналов. Часто полезный сигнал бывает мал для того, чтобы его параметры могли быть непосредственно измерены с помощью измерительного прибора. Для усиления или выделения полезного сигнала из шумов служат усилители сигналов. Например, фототок фотодиода может быть слишком мал для его измерения с помощью амперметра. Но с помощью осциллографа его уже легко измерить, поскольку сам осциллограф содержит входной усилитель сигналов. Подобные усилители могут входить в измерительную цепь в виде отдельного прибора.

3. Генераторы сигналов. Для получения определенных характеристик исследуемого объекта на него приходится определенным образом воздействовать. В электрических цепях для этой цели служат специальные генераторы сигналов. Например, вольт-амперная характеристика светодиода может быть получена в измерительной цепи, включающей генератор синусоидального или пилообразного сигнала, который в данном случае является одновременно и источником внешней энергии.

4. Измерительные приборы. Для измерения значения электрических параметров сигналов служат собственно измерительные приборы (вольтметры, амперметры, частотомеры, измерители спектров, измерительные мосты и потенциометры и т. д.). К измерительным приборам относятся и более сложные устройства, позволяющие проводить не только «точечные» измерения, но и снимать функциональные зависимости ( характеристики). К ним относятся различные самопищущие потенциометры (самописцы), характериографы и т. д.

5. Регистрирующие устройства. Результаты измерения (как на отдельных этапах, так и конечный результат) должны быть каким-то образом зафиксированы. Для этой цели служат регистрирующие устройства.

Развитие техники (появление микропроцессоров) привело к тому, что современные приборы чаще всего являются, во-первых, универсальными (совмещают в одном приборе многие перечисленные функции), во-вторых, совершают преобразования, производят измерения и регистрацию в цифровом виде. Последнее привело к тому, что современные устройства включают специальные узлы – АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и ЦАП ( цифро-аналоговый преобразователь), функцией которых является преобразование непрерывного (аналогового) сигнала датчиков в цифровой код (в дискретный сигнал цифровой техники) и обратно. Кроме того, современные приборы обычно содержат еще и устройство, позволяющее передавать результаты измерения на компьютеры (интерфейс).