Основные термины, применяемые в метрологии (стр. 8 )

 

 

Входное напряжение интегрируется и подается на устройство сравнения, туда также подается опорное напряжение с источника опорного напряжения. Когда напряжение на выходе интегратора станет равным опорному устройство сравнения формирует в течении времени импульсы с амплитудой постоянной вольт-секундной площади , не зависящей от входного напряжения. Период следования этих импульсов будет зависеть от входного напряжения. Для процесса заряда-разряда интегратора:

Для прямоугольного импульса с амплитудой :

. fx не зависит от С и Uоп.

ЦВ постоянного тока с двухтактным интегрированием.

Метод времяимпульсного преобразования в сочетании с двухтактным интегрированием позволяет ослабить влияние помех, измерять напряжение обоих полярностей, получить большое входное сопротивление (до 1 ГОм) и малые погрешности измерения.

 

ИОН – источник опорного напряжения.

ГСИ – генератор счетных импульсов.

УУ – устройство управления.

УЦО – устройство цифрового отсчета.

 

На вход интегратора подается или , неизвестное напряжение измеряется в 2 такта: на первом такте (называемом интегрированием вверх) интегральное значение напряжения запоминается на выходе интегратора, на втором такте (интегрировании вниз) преобразуется во временной интервал , в течение которого на счетчик от ГСИ поступают импульсы образцовой частоты . Число импульсов эквивалентно , т. е. , k=const.

В исходном состоянии все ключи разомкнуты. В начале первого такта устройство управления вырабатывает прямоугольный импульс калиброванной длительности с крутыми фронтами. В момент появления фронта импульса ключи и замыкаются, следовательно, на вход интегратора поступает измеряемое напряжение . Импульсы с частотой следования начинают поступать с генератора счетных импульсов на счетчик импульсов. На выходе интегратора напряжение возрастает по линейному закону, пропорциональному :

.

Где – постоянная интегрирования на первом такте.

Когда на счетчик поступит импульсов, то счетчик будет заполнен, и импульс N с индексом в момент времени сбросит счетчик в нулевое состояние. При этом размыкается ключ и замыкается ключ , в результате на вход интегратора подается напряжение , его полярность обратна полярности . В момент заканчивается интегрирование вверх и начинается интегрирование вниз. Напряжение на выходе интегратора начинает убывать по линейному закону:

.

где – постоянная интегрирования на втором такте.

Импульсы от ГСИ продолжают поступать на счетчик. Устройство сравнения срабатывает в момент времени , когда напряжение на выходе интегратора равно 0, так как второй его вход соединен с "землей". При этом размыкается ключ . Для момента времени справедливо соотношение:

,

где – длительность второго такта интегрирования.

За время на счетчик поступило N импульсов, код числа N через дешифратор подается в устройство цифрового отсчета.

где – постоянные интегрирования.

Интервал времени пропорционален напряжению и не зависит от . Таким образом, для этого метода не требуется цепи с высокостабильными элементами. Число импульсов равно:

.

и могут поддерживаться постоянными с высокой точностью, следовательно, погрешность преобразования напряжения во временной интервал незначительна. После размыкания ключа прибор приходит в исходное состояние и готов к новым измерениям.

Цифровые вольтметры переменного тока.

ЦВ переменного тока строят по принципу преобразования переменного напряжения в постоянное, которое затем измеряют ЦВ постоянного тока. Преобразование выполняется преобразователями средневыпрямленного, среднеквадратического и амплитудного значений. Преобразователь должен обеспечить высокую степень линейности характеристики U_=f(U~) при большом динамическом диапазоне. В универсальных ЦВ используется преобразователь средневыпрямленного значения с фильтром и усилителем. Информация выводится в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. Частотный диапазон ЦВ от 20Гц до 20кГц.

Существуют ЦВ с двумя преобразователями – средневыпрямленного значения (для измерения переменного напряжения в полосе частот от 20Гц до 20кГц) и амплитудного значения (от 20кГц до 10МГц). Для учета формы кривой сигнала в ЦВ используются преобразователи среднеквадратического значения с термопреобразователями. Существуют также ЦВ с автоматической обработкой результатов измерения ряда мгновенных значений измеряемого напряжения.

Электронно-лучевой осциллограф (ЭЛО).

ЭЛО – прибор, предназначенный для наблюдений формы и измерения амплитудных и временных параметров электрических сигналов в диапазоне частот постоянного тока до 10 ГГц. Для получения на экране ЭЛО изображения мгновенных значений сигнала, т. е. осциллограммы изменения сигнала во времени исследуемый сигнал подается на вертикально отклоняющие пластины, одновременно электронный луч отклоняется в горизонтальном направлении с постоянной скоростью с помощью линейно изменяющегося напряжения (пилообразного), приложенного к горизонтально отклоняющим пластинам (это напряжение называется развертывающим). По окончании цикла развертки, это напряжение принимает первоначальное значение, луч возвращается в исходное положение и цикл повторяется.