Основные термины, применяемые в метрологии (стр. 7 )

·  основной и дополнительной погрешностью.

Погрешность обусловлена:

·  изменением неинформативных параметров;

·  методической погрешностью;

·  нелинейностью функции преобразования;

·  ограниченной точностью образцовых средств градуировки;

·  воздействием дестабилизирующих факторов(температура и т. д.).

Входное сопротивление состоит из активной и реактивной частей. Активное сопротивление Rx зависит:

·  от схемы входа;

·  от преобразователя;

·  от типа нелинейного элемента;

·  от диэлектрика во входном конденсаторе;

·  изменяется в широких пределах.

Входная емкость образуется емкостью входных элементов, токопроводящих проводников, межэлектродной емкостью входных нелинейных элементов.

На высоких частотах учитывается индуктивность Lвхода токопроводящих проводников. Существуют следующие схемы включения:

 

Zвх – активно-емкостная.

При частоте 10 – 30 МГц входная индуктивность не учитывается.

При частоте 1 – 10 МГц входная индуктивность не учитывается.

т. к.

При частоте меньше 1 МГц входная индуктивность не учитывается.

Шкалы большинства вольтметров градуируют в среднеквадратических (действующих) значениях синусоидального сигнала на частоте Гц. Таким же образом градуируют и в относительных значениях (децибелах).

Достоинства АЭВ:

·  широкий частотный диапазон;

·  слабая зависимость показаний от частоты;

·  высокая чувствительность;

·  широкий динамический диапазон;

·  мала мощность потребления;

·  большое входное сопротивление;

·  малая входная емкость;

Недостатки АЭВ:

·  большая основная погрешность (2.5 – 4 %);

·  частотная погрешность;

·  необходимость вспомогательных источников питания;

Влияние формы кривой входного напряжения на показания АЭВ.

При измерении напряжения несинусоидальной формы показания зависят от схемы входа, преобразователя и шкалы. В показания можно внести поправки если знать коэффициент амплитуды и коэффициент формы входного напряжения.

Шкала отградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, а на входе какое-то импульсное напряжение.

 

В зависимости от типа преобразователя могут быть следующие случаи:

1.   Преобразователь амплитудного значения с закрытым входом.

Вольтметр реагирует только на амплитудное значение переменной составляющей импульсного сигнала.

Показания с учетом Ка

2.   Преобразователь амплитудного значения с открытым входом.

Вольтметр реагирует на амплитудное значение импульсного сигнала

.

3.   Преобразователь средневыпрямленного значения (2-х полупериодная схема) с открытым входом.

Вольтметр реагирует на средневыпрямленное значение

4.   Преобразователь среднеквадратического значения с открытым входом.

Вольтметр реагирует на среднеквадратическое значение последовательности прямоугольных импульсов

, a=U.

При определении среднеквадратического значения сигнала в показания вольтметра для случаев 1-3 вносят следующие поправки:

1.  

2.

3. 

.

Цифровые вольтметры.

Непрерывная величина – это величина, которая может иметь в заданном интервале времени при бесконечно большом числе моментов времени бесконечно большое число значений.

Дискретизация – это операция преобразования непрерывной величины в дискретную, при которой сохраняются ее мгновенные значения только в определенные моменты времени (моменты дискретизации).

Шаг дискретизации – это промежуток времени между двумя ближайшими моментами t1 и t2 дискретизации. Шаг дискретизации может быть постоянным или переменным.

Квантование – это операция преобразования непрерывной величины в квантованную заменой ее мгновенных значений ближайшими фиксированными значениями.

Шаг квантования – это разность между двумя соседними значениями Х1 и Х2.

Цифровое кодирование – это операция условного представления числового значения величины цифровым кодом, т. е. последовательностью цифр, подчиняющихся определенному закону. Причем с помощью этого закона условно отображают числовые значения измеряемой величины.

Цифровые измерительные приборы автоматически преобразуют непрерывную измеряемую величину или ее аналог в дискретную форму, подвергают цифровому кодированию и выдают результат измерения в виде чисел (цифр). Кроме этого, они осуществляют автоматическое преобразование значений непрерывной измеряемой величины Н в ограниченное количество дискретных значений Д. Фиксированным значением Д ставятся в соответствие числа, выражаемые тем или иным кодом К, т. е.

Н®Д®К

Достоинства:

·  объективность;

·  удобство отсчета и регистрации результатов измерения;

·  высокая точность (до 0.001%);

·  широкий диапазон измерения (10–6 – 103 В);

·  высокое быстродействие (до 106 измерений в секунду);

·  полная автоматизация процессов измерения;

·  возможность связи с ЭВМ;

Недостатки:

·  относительная сложность и большая стоимость.

Классификация цифровых вольтметров (ЦВ).

1.  По способу преобразования непрерывной величины в дискретную.

2.  По структуре АЦП.

3.  По способу уравновешивания.

1)   Вольтметры с кодоимпульсным, времяимпульсным и частотноимпульсным преобразованием.

Кодоимпульсное преобразование – это последовательное сравнение значений измеряемой величины с рядом дискретных значений известной величины, изменяющейся по определенному закону.

Времяимпульсное преобразование – измеряемая величина преобразуется во временной интервал с последующим заполнением каждого интервала импульсами N образцовой частоты.

Частотноимпульсное преобразование – измеряемая величина преобразуется в частоту следования импульсов, которые подсчитываются за определенный интервал времени цифровым счетчиком.

2)   Вольтметры прямого и уравновешивающего преобразования.

3)   Вольтметры со следящим и развертывающим уравновешиванием.

Основные технические характеристики:

1.   Точность преобразования.

2.   Время преобразования.

3.   Пределы изменения входной величиною

4.   Порог чувствительности или разрешающая способность.

5.   Формы представления входных и выходных величин.

6.   Помехоустойчивость.

Цифровые вольтметры постоянного тока с кодоимпульсными преобразованием.

 

УУ – устройство управления.

УЦО – устройство цифрового отображения.

Достоинства:

·  высокое быстродействие;

·  возможность измерения напряжения с высокой точностью;

ЦВ постоянного тока с времяимпульсным преобразованием.

 

 

Недостаток – влияние различных помех на результат.

ЦВ постоянного тока с частотно-импульсным преобразованием (интегрирующие).

Интегратор – это устройство, выходное напряжение которого пропорционально интегралу по времени от входного напряжения. . k – постоянная интегрирования.