Оглавление (стр. 13 )

Код характеризуется основанием - числом символов, используемых при построении кодовых групп - и разрядностью (значимостью) кода - общим числом символов в кодовой группе. Например, кодирование отсчетов в десятичной системе двоичными кодами может быть осуществлено следующими комбинациями:

Таблица 7.1.

Варианты кодирования величин от 0 до 9 в двоичных кодах

Значение величины	Код 1-2-4-2	Код 1-2-4-2*	Код 1-2-4-8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0	1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0	1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0

Кроме двух крайних форм предоставления сигналов аналоговой и цифровой есть две промежуточные формы. От аналоговой формы к цифровой можно перейти проведя дискретизацию по времени - получиться импульсная форма представления сигнала. Далее нужно провести квантование импульсов по амплитуде (рис. 7.6).

Рис. 07.06. Преобразование аналог-код с начальной дискретизацией

Для преобразования аналог-код можно поступить иначе, проведя сначала квантование сигнала по уровню, а потом проведя дискретизацию квантованного сигнала по схеме, изображенной на рис. 7.7.

Рис. 07.07. Преобразование аналог-код с начальным квантованием

Цифровые электроизмерительные приборы позволяют считывать сигнал непосредственно в единицах измеряемой величины. В качестве индикаторов применяются самые разнообразные устройства, которые также можно раскатегорировать по типу индикаторов и по принципу индикации (рис. 7.8).

Рис. 07.08. Индикаторы цифровых электроизмерительных приборов

Особый класс электроизмерительных приборов представляют собой устройства с компьютером в качестве выходного устройства. На начальном этапе внедрения оргтехники в измерительную технику компьютер использовался в качестве дополнительного блока, т. е. прибор имел индикатор в аналоговом или в цифровом виде, но мог и сопрягаться с компьютером для записи сигналов, обработки информации и представления ее в виде графиков, таблиц, гистограмм и т. п. В современных приборах индикаторы иногда не используются, и компьютер является единственным средствам вывода информации. Такого рода приборы имеют, как правило, первичный преобразователь (датчик), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и компьютер. Поскольку информация в компьютер должна вводиться в виде кода, то такие приборы можно отнести к классу специфических цифровых приборов. Удобства использования компьютерного выхода в измерительных приборах совершенно очевидны: отсутствие необходимости использования самописцев, высокая помехоустойчивость, широкие возможности обработки и представления результатов, возможность передачи полученной информации по каналам связи и многое другое, что позволяет утверждать, что измерительная техника с использованием компьютеров имеет право на специальное рассмотрение.

33. Погрешность квантовая временного интервала.

34. АЦП С время-импульсным преобразованием, хронометры на их основе.

АЦП времяимпульсного типа.

АЦП времяимпульсного типа. Принцип преобразования такого типа заключается в том, что входному напряжению Uвх ставится в соответствие временной интервал, длительность которого пропорциональна Uвх. Этот интервал заполняется импульсами стабильной частоты. Число их и представляет цифровой эквивалент преобразуемого напряжения. Схема, реализующая указанный принцип, изображена на рис. 4.3, а. Импульс с выхода генератора тактовых импульсов (ГТИ) обнуляет счетчик, запускает генератор линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН) и переключает триггер в состояние Q=1. Сигналом Q=1 генератор счетных импульсов (ГСИ) через элемент И подключается к счетчику. Когда нарастающее напряжение ГЛИН станет равным преобразуемому напряжению Uвх, на выходе компаратора появится логическая 1, которая переключит триггер в состояние Q=0 и прервет связь ГСИ с счетчиком. Код, устанавливающийся на выходе счетчика, – цифровой эквивалент аналоговой величины (входного напряжения). С изменением Uвх изменяется и код на выходе счетчика. Временные диаграммы на рис. 4.3, б иллюстрируют описанные процессы. На выходе триггера формируются "временные ворота". Начало их соответствует тактовому импульсу, а конец – появлению 1 на выходе компаратора, когда наступает равенство uГЛИН=Uвх. Таким образом, длительность "временных ворот" пропорциональна значению входного напряжения. "Временные ворота" заполняются счетными импульсами стабильной частоты, поэтому их число пропорционально значению Uвх.

Рис. 4.3. АЦП времяимпульсного типа

35. Время-импульсные фазометры.

Цифровые фазометры с времяимпульсным преобразованием

Этот метод нашел широкое распространение, т. к. позволяет несколько уменьшить погрешность измерения по сравнению с рассмотренными ранее вилами фазовых измерения. При этом различают:

а) Фазометры с измерением за один период (фазометры мгновенных значений фазового сдвига).

Формирователь Ф и устройство управления УУ из входных сигналов создают последовательность импульсов с длительностью ДТ. Ключ КЛ1 открывается на время Т, а КЛ2 на время ДТ. Пропуская на счетчики СЧ1 и СЧ2 импульсы с частотой fo с генератора образцовой частоты ГОЧ. Счетчик СЧ1 осуществляет подсчет числа счетных NT, соответ периоду Т, а счетчик СЧ2- числа счетных импульсов NДT, соответ. периоду ДT. В АЛУ осуществляется вычисление величины фазового сдвига

которое отображается в цифровом отсчетном устр-ве ЦОУ.

Погрешность:

-нестабильность ГОЧ

-дискретность кодирования интервала

б) Фазометры с постоянным временем измерения (фазометры с усреднением ).

Формирователь Ф формирует импульсы длительностью ДТ, пропорциональной измеряемому фазовому сдвигу. Ключ КЛ1 открывается на время ДТ и пропускает N счетных импульсов частотой fо с генератора образцовой частоты ГОЧ. Ключ КЛ2 открыт на длительное время измерения Тизм, формируемое устройством управления УУ с помощью делителя частоты ДЧ из импульсов высокостабильного ГОЧ. При этом время Тизм для постоянной частоты входного сигнала обычно выбирается кратным периоду входных сигналов, т. е. Тизм = m-Т. Тогда счетчик за время Тизм подсчитает число импульсов:

n - коэффициент деления делителя частоты.

Недостаток: большое время измерения, зависящее от частоты исследуемого сигнала и необходимой точности измерений.

36. Время-импульсные вольтметры.

Цифровой времяимпульсный вольтметр.

Цифровой  измерительный  прибор - измерит ельный прибор, автоматически вырабатывающий дискретные с игналы измер ительной информации, показания которого представлены в цифровой форме. В цифровом приборе непрерывная по размеру и во времени величина преобразуется в дискретную, квантуется, кодируется и цифровой код отображается на цифровом отсчетном устройстве. В результате показания цифрового прибора являются дискретными во времени и квантованными по размеру, т. е. могут принимать лишь конечное число значений.

Цифровое отсчетное устройство обычно состоит из цифровых знаковых индикаторов, обеспечивающих воспроизведение десятичных цифр, и алфавитных индикаторов, позволяющих указать единицу измеряемой величины. В цифровых регистрирующих приборах, как правило, осуществляется печатание показаний с помощью алфавитно-цифровых печатающих устройств со скоростью до 103 знаков в секунду. Для долговременного хранения информации используются также различные виды запоминающих устройств.  Цифровое отсчетное или регистрирующее устройство никак не ограничивает точность цифрового прибора, так как цифровой код без какой-либо погрешности может быть изображен на цифровом отсчетном устройстве.

Цифровой времяимпульсный вольтметр.

СУ - сравнивающее устройство. ГЛИН - генератор линейно-изменяющегося напряжения. ГИСЧ - генератор импульсов стабильной частоты. К - ключ. ПУ - пересчётное устройство (счётчик импульсов с преобразованием кода). ОУ - отсчетное устройство. Т - триггер (устройство с двумя устойчивыми состояниями).

По сигналу «пуск» сбрасывается предыдущее значение в ПУ, запускается ГЛИН и переключается триггер так, что его выходной сигнал открывает ключ К и импульсы ГИСЧ проходят на ПУ.

При достижении напряжения ГЛИН Uk значения Ux, СУ вырабатывает импульс.

t2-t1=tx=Uk/K  К - коэффициент, характеризующий скорость изменения напряжения Uk (наклон).

Число импульсов, прошедших на ПУ Nx=tx/T0, где T0 – период ГИСЧ.⇒ Nx= tx/T0 = f0Ux/k

Погрешности:

1. Δg - зависит от f0 и tx max (чем больше f0, тем меньше Δg и tx max)

2. Δp - зависит от стабильности ГЛИН.

3. Δr - находится в СУ (из-за порога чувствительности СУ).

4. Проблема быстродействия: Tmax=2nT0,

n - число двоичных разделов.

Наиболее удобными в эксплуатации приборами являются цифровые вольтметры. Они могут измерять как постоянные, так и переменные напряжения. Класс точности – до 0,001, диапазон – от единиц микровольт до нескольких киловольт. Современные микропроцессорные ЦВ снабжены клавиатурой и часто позволяют производить измерения не только напряжения, но и тока, сопротивления и т. д., т. е. являются многофункциональными  измерительными приборами – тестерами (мультиметрами или авометрами).