Цифровые измерительные приборы

Цифровым измерительным прибором (ЦИП) называется средство измерения, автоматически вырабатывающее дискретные сигналы измерительной информации, показания которого представляются в цифровой форме. Одним из основных элементов ЦИП является преобразователь аналоговой информации в цифровую, т.е. аналого-цифровой преобразователь. Основными классификационными признаками ЦИП принято считать вид измеряемой величины и способ преобразования.

По виду измеряемой физической величины различают следующие группы ЦИП:

- постоянного и переменного тока (напряжения);

- параметров R, L и C электрических цепей;

- временных параметров (частоты, периода, фазы, временного интервала).

Устройство ЦИП указанных групп будет рассмотрено в последующих разделах.

По способу преобразования входного сигнала ЦИП делят на:

- приборы прямого преобразования;

- приборы уравновешивающего преобразования.

В приборах прямого преобразования отсутствует связь выхода с входом. Они обладают повышенным быстродействием, но низкой точностью. ЦИП уравновешивающего преобразования содержат цепь обратной отрицательной связи, замкнутую через цифроаналоговый преобразователь. Погрешность измерения определяется погрешностью цифроаналогового преобразователя и не зависит от погрешности прямого канала, поэтому такие приборы обладают более высокой точностью.

По характеру изменения во времени компенсирующей величины ЦИП делят на приборы развертывающего и следящего уравновешивания. В приборах развертывающего уравновешивания компенсирующая величина в каждом цикле измерения возрастает от нуля до измеряемой величины. Затем производится сброс до нуля и повторение цикла измерения. В приборах следящего уравновешивания компенсирующая величина в каждом цикле измерения изменяется на величину изменения измеряемой величины за цикл измерения, при этом может быть снижена динамическая ошибка измерения.

По виду выходного сигнала ЦИП делят на приборы с двоичной, десятичной и двоично-десятичной формами представления информации.

Наиболее важными техническими характеристиками ЦИП являются: пределы измерения, цена деления, входное сопротивление, быстродействие, точность, помехоустойчивость и надежность. Технические характеристики ЦИП определяются также как и для других типов средств измерений, однако имеют место и некоторые особенности. Так, например, цена деления шкалы ЦИП определяется по формуле

, (3.1)

где - максимальное измеряемое значение на пределе измерения; m – число десятичных разрядов десятичного цифрового отсчета.

Разрешающая способность определяется ценой деления младшего предела измерения.

ЦИП в своем составе содержат аналоговые и цифровые элементы, а также аналого-цифровые цифроаналоговые преобразователи.