Цифров мултимер


Категория на документа: Други



ВВОВУ "ВАСИЛ ЛЕВСКИ"
Катедра "Електроника"

ДИПЛОМНА РАБОТА

ТЕМА: ЦИФРОВ МУЛТИМЕР

НАУЧЕН РЪКОВОДИТЕЛ: ДИПЛОМАНТ:

доц. д-р М. К. Тодорова с-на Д. Н. Димитров

ВЕЛИКО ТЪРНОВО, 1998 г.

УВОД

Цифровите измерителни уреди (ЦИУ) намират широко прило-жение в измервателната техника. Появата им се смята за революционен скок в развитието на измервателната техника.

В цифровите измервателни уреди стойностите на измерваната величина се получава във вид на число. Отчитането се извършва от специално цифрово измервателно устройство, а не от разграфена скала (както е например в стрелковите измервателни уреди). Получаването на резултата от измерването в цифрова форма спомага за повишаване на точността при отчитането. Субективната грешка, която се дължи на експериментатора, е практически отстранена.
Основно предимство на ЦИУ пред аналоговите е високата точност на измерването. При обикновените ЦИУ тя е около 0,1 % точност, притежаващи само най-прецизните аналогови уреди, а съществуват ЦИУ с точност 0,001 % и даже по-висока.

С помощта на ЦИУ се постига бързина на измерването, която е немислима при аналоговите стрелкови уреди. Докато аналоговите уреди извършват само едно измерване през няколко секунди, ЦИУ могат да извършат до няколко стотици хиляди измервания в секунда, а съществуват специални бързодействащи ЦИУ, извър-шващи милиони измервания в секунда.

ЦИУ позволяват да се въведе автоматизация на процеса на измерването. За да се проведе измерването със ЦИУ, е необходимо само да му се подаде измерваната величина. Избирането на обхвата и указването на полярността може да се извършва автоматично. Автоматизира се и процеса на калибриране - автоматично калибриране на нулево показание и показанието при пълен обхват.
Най-разпространените ЦИУ са: волтметри, амперметри, омметри, честотомери, фазомери, оборотомери. Към числото на ЦИУ трябва да се прибавят и аналого-цифровите и цифроаналоговите преобра-зуватели (АЦП и ЦАП), макар че те могат да бъдат част от споменатите ЦИУ. По същество АЦП и ЦАП са само част от сложните измервателни и управляващи устройства, като нямат индикатор и притежават само един обхват.

По-съществените характеристики на цифровите мултимери са: обхват и подобхват на измерване, точност, разрешаваща способност, брой на измерваните величини, чувствителност, габарити, тегло. Най-малкият обхват на мултимерите е най-чувствителният, но не бива да се приема за най-малка измервана стойност на уредите. Най-малката стойност, която ЦИУ може да измери, променяйки показанието си с единица в най-младшия разряд, определя разре-шаващата способност на уреда.

Основните етапи на измерителния процес в ЦИУ са автома-тизирани. Това спомага за значително увеличаване на тяхната точност и бързодействие. Освен това тези уреди дават възможност получената при измерването информация да се въвежда директно (по електрически път) в електронни изчислителни машини и в машини за централизиран контрол.

От цялото многообразие на ЦИУ за измерване на електрически и неелектрически величини тук се разглеждат само един от основните видове.
ГЛАВА I
ПРЕОБРАЗУВАНЕ НА ВЕЛИЧИНИТЕ

По своето проявление в пространството и времето физичните величини се разделят на непрекъснати (аналогови) и прекъснати (дискретни). Аналоговите величини могат да приемат безкрайно много стойности в даден интервал от време или в дадена област от пространството. Например атмосферното налягане в дадена точка се изменя непрекъснато във времето; в даден момент неговата стойност се променя непрекъснато в пространството. Дискретните величини могат да приемат само точно определени стойности (нива).

Голяма част от величините, които се възприемат обикновено като непрекъснати, са по същество прекъснати (дискретни). Например големината на електрическия ток се определя от броя на токоно-сителите (електрони), които преминават за единица време. Следо-вателно токът е дискретна величина: неговата стойност зависи от броя на токоносителите, всеки от които има точно определен електрически заряд.

В цифровите измервателни уреди се оперира с дискретни сигнали. Затова най-лесно се поддават на цифрово измерване величини от този вид. Аналоговите величини преди измерването се превръщат в дискретни. Тази операция се нарича квантуване. При квантуването входната величина се поставя като последователен във времето ред от нейни моментни стойности. На фиг.1.1 са изобразени три различни начина за квантуване. В първия случай (фиг.1.1.а) е извършено квантуване по ниво. При квантуването по ниво непрекъснатото множество от стойности на сигнала u(t) се заменя с множество от дискретни стойности, наречени нива на квантуване, разположени едно от друго на краен интервал, наречен стъпка на квантуване Du. Изходната величина зависи от стръмността на входния сигнал u(t). Във втория случай (фиг.1.1б) е извършено квантуване по време. При този вид квантуване на сигнала u(t) то се заменя с отделни негови стойности, взети в определени дискретни моменти от времето t0, t1, t2, ..., tn, отстоящи един от друг на интервал Dt, наречен стъпка или интервал на квантуването по време. В резултат на това функцията u(t)се заменя със съвкупността от моментните си стойности u(ti), i=0,1,2,3,...,n. Продължителността на нивата е еднаква, но те се изменят неравномерно. В практиката се прилага обикновено едновременно квантуване по ниво и време (фиг.1.1в). Така се запазва неизменен периода на квантуване Т и възможните нива са точно определени (имат постоянна стъпка Du).

a) б) в)

Фиг. 1.1.Начини за квантуване на аналоговите величини

От фиг.1.1 се вижда, че независимо от начина на квантуване, при замяна на аналоговата величина с дискретна възниква грешка. В границите на периода Т нивото на получения импулс е неизменно, докато в същото време величината u(t) се променя. Колкото е по-голям броя N на нивата на квантуване, толкова ще бъде по-голяма грешката от дискретност eд , т.е. eд = 1/N . 100.

Стойността на величината в даден момент се намира, като се преброят съответстващите й нива Nx и се умножават със стойността на стъпката (кванта) Du.
За автоматично преброяване на нивата с електронни устройства се използват подходящи бройни системи. След като се квантува входната величина в ЦИУ получените импулси се изброяват и резултатът от измерването се представя в цифров вид.

Всички цифрови измервателни уреди могат да се разделят на две големи групи в зависимост от това, дали е въведена обща компен-сационна отрицателна обратна връзка (ООВ). Цифровите уреди без компенсационна обратна връзка (уреди с непосредствено преобра-зуване) се изграждат по обща структурна схема от фиг.1.2. Вели-чината u постъпва в измерителен квантуващ преобразувател (ИКП). На неговия вход се получават импулси, като техния брой е пропор-ционален на измерваната стойност. Броячът на импулси (БИ) ги преобразува в импулсна комбинация, съответстваща на двоично-десетичен код. Дешифраторът (ДШ) преобразува двоично-десетич-ната кодова комбинация в десетичен код. Изходящите от дешиф-ратора импулси управляват цифровия индикатор (ЦИ), от който се отчита стойността на измерваната величина.




Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Цифров мултимер 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.