Герасимов В.Г. (ред). - Электрические измерения и основы электроники (1998), страница 73

В последнее время благодаря бурному развитию м~ кроэлектроники были созданы ПДЗ, непосредственно реализующие алгоритм получения действующего значения. Так на рис. 8.41 показана схема ПДЗ, осуществляющая метод прямого вычисления сг' . Напряжение и подт х ается на оба входа аналогового умножителя, на выходе которого получается сигнал, пропорциональный и2,.

Усреднение сигнала во времени выполняет фильтр нижних частот (цепь АС). На выходе, с целью развязки включен повторитель на усилителе У: операционный уси!: литель У,, охваченный ООС, содержащей второй умножитель, выполняет операцию извлечения корня. 8Л2. ЦИФРОВЫЕ ЧАСТОТОМЕРЫ И ФАЗОМЕТРЫ С ЖЕСТКОЙ ЛОГИКОЙ РАБОТЫ Цифровой частотомер. Современные цифровые частотомеры, даже выполненные по схемам с жесткой логикой — приборы многофункциональные, работающие в нескольких режимах: измерение частоты синусоидального сигнала, частоты следования импульсов, интервалов времени, периода синусоидального сигнала и т.д. Рассмотрим схему частотомера применительно к измерению частоты периодического сигнала (рис.

8.42). Х 1 а) б~ Рис.8.42 Структурная схема цифрового частотомера (и) и его временные диаграммы (б) Сигнал неизвестной частоты ~, поступает на формирователь Ф, далее на один из входов логического элемента И. На другой вход И подается импульс заданной длительности Л1, сформированный генератором Г и делителем частоты ДЧ. Коэффициент деления ДЧ равен К. На выходе образуются сигналы, переходы которых из 0 в 1 на интервале Л10 подсчитываются счетчиком Сч. В соответствии с рис.8.42,б (8.37) ьили Х де д — квант или значение единицы дискретности частотомера, Л~— результат подсчитывания счетчика Цифровые фазометры. Необходимость измерения сдвига фаз тр двух сигналов возникает при исследовании различных устройств (усилителей, фильтров, трансформаторов, фазовращателей и т.д.).

Обязательным условием в фазометрах является равенство частот исследуемых напряжений. Обобщенная схема фазометра показана на рис 8.43 387 Входные синусоидальные напряжения и~ и и2 преобразуются в коро-„ кие импульсы с помощью формирователей импульсов Ф1 и Ф~, кото рые управляют работой триггера Т, после которого образуютс„ прямоугольные импульсы н длительностью ЛТ= д / ал = д / 271/', где /.

и аэ — частота и круговая частота входных напряжений Импульсь, опорной час-тоты /о от генератора импульсов Х' проходят через логический элемент И на счетчик импульсов в течение интервала вре мени ЛТ Количество прошедших импульсов определяется выражением (8 39) а) б) Рис 843Стрлктурная схема цифрового фазометра (а) и ло временные .вин раммы (б) Вопрос 8.16 Какой вид имеет уравнение шкалы цифрового частотомера' Варианты оигвета 8 16 1 Шкала квадратичная 8 16 2 Зависит от формы входного сигнала Я 16 3 Шкала линейная 8.13. ПРИМЕНЕНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРОВ В ЦИП Оценивая роль микропроцессоров (МП) в современных средствах измерения (СИ). можно сказать. что они совершили революцию в электронном приборостроении Применение их в измерительной технике позволяет повысить точность, надежность, быстродействие при боров, расширить их возможности, решать задачи, которые раньш~ вообще не ставились 11оявился новый класс "интеллектуальных" приборов Изменяетс" идеология построения приборов МП становится составной частью пр" бора изменяются конструкции и схсмные решения, управление и обра ботка данных уже входит в измерительную процедуру без участия э" спериментатора 388 Рассмотрим основные возможности СИ с применением МП Многофункциональность.

До применения МП многофункциональные приборы представляли собой совокупность нескольких узлов, объединенных в конструктивное целое. При использовании таких приборов переход от одной функции к другой производился с помощью коммутирующих устройств. В результате производитель как бы составляет из отдельных узлов определенный прибор для измерения конкретного параметра объекта. Здесь характерно противоречие между числом возможных функций прибора и экономической и технической эффективностью МП, введенный в состав многофункционального СИ, радикально изменил его, преобразовал в программно-управляемое устроиство Функциональные возможности определяются уже программой, их можно легко видоизменить путем перехода от одной программы к другой, хранить в ПЗУ Это позволяет осуществить гибкость перестройки, наращивание функций без существенных изменений в схеме Расширение измерительных возможностей Применение МП позволяет существенно расширить возможности измерений многих параметров сигнала с использованием казалось бы устаревших видов измерений — косвенных и совокупных Действительно.

из-за необходимости применения нескольких приборов, снятия ряда отсчетов, последукнцих вычислений косвенные измерения воспринимаются как примитивные Даже при использовании микрокалькулятора они занимают много времени Не очень проста и процедура оценки погрешности косвенных измерений, а без этого измерение не может быть признано достоверным Коренным образом меняется все это при включении в состав прибора МП В этом случае по команде с клавиатуры прибор выбирае с режим измерений, запоминает результаты прямых измерений, проводит необходимые вычисления и выдает окончательный результат на дисплей. Хотя измерения по своей природе остаются косвенные, экспериментатор воспринимает их как прямые, Еще более эффективны приборы с МП при совокупных измерениях, т.е одновременно производимых измерениях нескольких величин, по которым путем решения системы уравнений находят искомые результаты Упрощение управления прибором Степень сложности передней панели прибора является одним из критериев универсальности прибора Универсальный прибор должен иметь простой набор органов управления.

Для современных приборов, содержащих МП, характерна кнопочная система управления в виде клавиатуры При наличии МП уменьшается число органов управления, автоматизируется выбор предела измерения, интервала дискретизации исследуемого сигнала и других режимов работы В некоторых приборах предусмотрена сигнализация о некорректных шагах экспериментатора, выдача инструкций по правильности и последовательности действий Уменьшение аппаратной части СИ и повышение надежности. Использование МП позволяет резко уменьшить число элементов в при- 389 боре, так как многие функции и задачи решаются программным пу тем.

Если учесть и самодиагностику приборов с МП, то намного уве. личивается и его надежность. Организация измерительных систем. Прибор, содержащий МП, обыч но позволяет подключать его к стандартной интерфейсной шине. Эго дает возможность объединять определенную совокупность приборов в единую измерительную систему (измерительно-вычислительный комплекс). Улучшение метрологических характеристик. Рассмотрим такие характеристики как точность, разрешающая способность, чувствительность и помехозащищенность.

Повьиаение точности приборов с МП основано на использовании автокалнбровки. С помощью автокалибровки удается минимизиро вать погрешности настолько, что они становятся сравнимыми с пог решностями образцовой меры. Повыгиение рпзрегипю иеи гпособноснчи. Требование высокой разрешающей способности является обязательным для АЦП приборов с МП для обеспечения высокой точности математической обработки результатоь промежуточных преобразований.

Она должна быть на порядок выше разрешающей способности обычных ЦИП. Решение этой задачи основано на усложнении алгоритмов преобразования в программной части прибора. Увеличение чувствительности. Чувствительность (цена единицы последнего разряда) ограничена шумами измерительного тракта. Влияние его можно снизить за счет обработки результатов измерений, полученных многократно. Повышение помехозащищенности. Применение МП в измерительных приборах существенно повышает их помехозащищенность за счет возможности вносить поправки в результаты измерений с учетом вида помех. Вопрос 8.17. Что позволяет улучшить в ЦИП применение МП7 Вприпнтм ответп: 8.17.1.

Точность, надежность, быстродействие. 8.17.2. Упростить схему ЦИП, уменьшить массу. 8 17.3. Увеличить частотный диапазон. КОММЕНТАРИИ К ПРАВИЛЬНЫМ ОТВЕТАМ НА ВОПРОСЫ ГЛ,8 8 1 2.Автоматическими измерительными приборами называют приборы, в которых процесс измерения происходит автоматически, без участия оператора. 8.2.3 При отклонении температуры от начальной мост выходит из состояния равновесия и появляется сигнал рассогласования. Отработк» сигнала рассогласования производит реверсивный двигатель, который механической связью с резистором в плече моста приводит его в равновесие и при этом устанавливается новое значение температуры на шкале выходного устройства.

390 8.3.1. Повышение чувствительности ЭВПН ограничивается нестабильностью работы УПТ, связанной с изменением коэффициента усиления и дрейфом нуля. 8.4.3. У детектора закрытого типа имеется во входной цепи последовательно включенный конденсатор, а у детектора открытого типа конденсатор отсутствует. 8.5.1. Наиболее распространенные схемы включения измеряемого резистора, в зависимости от его сопротивления, показаны на рис.

8.15. 8.6.3. Электронные приборы для измерения индуктивности катушки Л, емкости конденсатора С и добротности контура Д используют принцип, основанный на явлении резонанса в 1.С-контуре 8.7.1. Если постоянные времени зарядки и разрядки конденсатора в измерительной цепи подобраны так, что он за время измерения успевает полностью зарядиться до напряжения питания и разрядиться до нуля, то шкала прибора будет линейной.