evtiheeva_n_n__izmerenie_yelektricheskih _i_neyelektricheskih (1024281), страница 17
Текст из файла (страница 17)
2.43. Измеряемое напряжение и„сравнивается с набором образцовых напряжений ио, > исз »... ио„, составленным по определенному закону, например, в соответствии с разрядами двоичной системы счисления. Эти напряжения поступают на устройспю сравнения УС от преобразователя код — образцовое напряжение в соответствии с командами устройства управления. Преобразователь код — образцовое напряжение прецставляет собой цифра-аналоговый преобразователь ЦАП, задачей которого является выработка аналогового напряжения в соответствии с поступающим на его вход числовым кодом. Последовательность работы АЦП поразрядного уравновешивания задается генератором тактовых импульсов ГТИ.
В первом такте происходит сравнение входного напряжения ях с наиболыпим образцовым напряжением ио,. Если их < ис „т.е. их — ио, < О, то устройство управления подает на выход код О, Таким образом, высший разряд выхоцного двоичного кода будет нулевым. После этого напряжение ио1 отключается от устройства сравнения, а подается напряжение иоэ = пот/2. После этого снова происходит сравнение, на этот раз и н поэ. Если снова и„— пот < О, то опять от устройства сравнения отключается иаэ и посылается О в следующий разряд двоичного кода.
Это происходит до тех пор, пока не будет и — по~ > О. Тогда Ему разряду будет 80 приписана единица, а к напряжещпс ис1 добавится ис1+ ~ =ис1(2 и в слепующем также будет произведено сравнение ит И ис1 + + ио1(2. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет подобрано напряжение, наиболее близкое к входному. Двоичный код затем преобразуется в десятичный и в этом виде использует- Рас. 2.43 ся в последующих блоках вольтметра. АЦП с поразрядным уравновешиванием н вольтметры на их основе имеют высокую точность (погрешность 0,001%) и быстродействие (частота тактов более 1 МГц). Цифро-аналоговые преобразователи. В схемах цифровых измеритель. ных приборов нередко используются устройства, преобразующие цифровой код в аналоговую величину, однородную с измеряемой. Они также часто устанавливаются в цепях обратной связи различных информационно-измерительных систем.
Такие устройства называются цифроаналоговыми преобразователями. На рис. 2.44 представлена схема ЦАП весового типа. Резисторы Л1, Я2,..., ЯФ подбираются таким образом, чтобы их проводимости соотносились как весовые коэффициенты управляющего двоичного кода, т.е. чтобы п)(~ ( и — 1) ~ ( а — 1)(( (~п — 2) = 11(Лэ)й1Ф1) = 2. При этом выходное напряжение будет иметь значение 12.94) Рас. 2.44 81 где А — коэффициент пропорциональности; Š— образцовое напряжение; л' — число разрядов управляющего двоичного кода, поступающего на входы аы аз,..., а„; 1 — номер разряда; 7с1 — разрядный коэффициент, который может принимать значения 0 или 1 в зависимости от положения ключа Юь В свою очередь, положение ключей управляется кодовыми импульсами, поступающими на входы аы аз,..., а„.
В результате цифровой код оказывается преобразованным в пропорциональное аналоговое напряжение. Приведенная погрешность ЦАП составляет около 0,17е. Цифровые отсчетиые устройства. Цифровые отсчетные устройства (ЦОУ) служат для представления результатов измерения в вице обычных, удобных для считывания оператором десятичных цифр. В ЦОУ применяется несколько типов цифровых индикаторов. Наиболее распространены газоразрядные, светодиодные и жидкокристаллические индикаторы. Газоразрядные ицдикаторы имеют набор проволочных катодов, выполненных в форме десяти арабских цифр, и общий сетчатый анод. Катоды собраны в пакет и размещены по глубине один за другим в баллоне, наполненном неоном.
Если напряжение подается на анод и какой- либо из катодов, то между ними возникает тлеющий разряд в виде светящейся соответствующей цифры. Рабочее напряжение газоразрядных индикаторов составляет 170 — 200 В. Индикаторы с таким высоким напряжением плохо совместимы с низковольтными интегральными микросхемами. Это является их основным недостатком. Светодиодные индикаторы используют полупроводниковые инжекционные саетоизлучаюшие диоды.
Светодиоды излучают в видимой части спектра. Цвет излучения зависит от материала и может быль практически любым — от красного до зеленого. Индикаторы этого типа обычно имеют сегментную структуру. Та или иная цифра формируется высвечиванием определенных сегментов. К достоинствам светодиодных индикаторов относятся высокая яркость, большая долговечность, низкие рабочие напряжения (несколько вольт).
Однако эти индикаторы имеют только небольшие размеры. Жидкокристаллические сегментные индикаторы используют свойство некоторых органических веществ, называемых жидкими кристаллами, изменять коэффициент преломления под влиянием приложенного напряжения. Конструктивно индикаторы выполнены в виде конденсатора, обкладками которого являются проводящие электроды, нанесенные в вице прозрачных пленок на две стеклянные пластинки.
Тонкий слой жидкого кристалла находится между этими пластинками. Индикаторы не излучают собственной энергии, они работают в отраженном свете, используя контраст между участками с приложенным напряжением и фоном. Поэтому жидкокристаллические индикаторы очень экономичны. Недостатком этих индикаторов является зависимость контрастности иэображения от внешней засветки, а также невысокая яркость. 2лт.
РРщиллОГРАФы Осциллографом называется прибор, предназначенный для наблюдения, регистрации н измерения параметров исследуемого сигнала, как правило, напряжения, зависящего от времени. Осциллограф может также использоваться для исследования неэлектрических процессов прн условии, что последние преобразуются в электрические сигналы, Имеется два основных класса осциллографов: светолучевые, предназначенные для наблюдения медленных процессов, и электронно-лучевые, способные отображать как медленные, так и быстропротекающие процессы. Светолучевые осциллографы используют электромеханическое отклонение светового луча под действием исследуемого напряжения и запись на фотопленку. Электронно-лучевые осциллографы строятся на основе электроннолучевых трубок.
Отклонение электронного пуча осуществляется непосредственно электрическим сигналом и является практически безынерционным. Исследуемый процесс отображается на люмииесцентном экране и может быть зарегистрирован фотографическими средствами. Электронно-лучевые осцвллографы. Основным узлом электроннолучевого осциллографа является электронно-лучевая трубка (ЭЛТ), представляющая собой стеклянную вакуумированную колбу, внутри которой имеются источник электронов, система формирования узкого электронного луча, отклоняющие пластины и люминесцентный экран (рис. 2.45).
Источником электронов является оксидный катод 1 с подогревателем 2. Число электронов, из которых затем формируется узкий электронный пучок, зависит от напряжения между катодом 1 и модулятором 3, При изменении этого напряжения меняется интенсивность электронного пучка, выходящего эа пределы модулятора. Дальнейщее формирование пучка происходит под воздействием напряжений, приложеыых к двум анодам 4, один из которых является ускоряющим, а другой — фокусирующим.
Часть ЭЛТ, включающая в себя катод, модулятор и два анода, называется электронной луюкой. Назначение Рис. 2.45 83 электронной пушки — сформировать узкий электронный пучок (луч) необходимой интенсивности. Этот пучок затем проходит между двумя парами взаимно перпендикулярных металлических отклоняющих пластин: вертикально отклоняющих 5 и горизонтально отклоняющих б, а затем попадает на люмииесцентный экран 7 ЭЛТ, образуя на нем яркое пятно. Если к отклоняющим пластинам приложить электрическое напряжение, то мехоту ними будет существовать электрическое поле, которое приведет к горизонтальному (вдоль оси Х) или вертикальному (вдоль оси У) отклонению электронного луча.
Это отклонение прямо пропорционально напряжению, приложенному к пластинам: Ьх =Балх; йу Буму где Ь„, Ьу — о.пслонения вдоль осей Х и У; Бх, Бу — чувствительности трубки, мм/В; и„, и„— напряжения на пластинах Хи У соответственно. Чувствительности Б„и Б„зависят от конструктивных особенностей трубки и напряжения на ускорюсщем аноде трубки. Основной функцией осциллографа является отображение формы исследуемого напряжения на экране. Требуемое отображение достигается перемещением электронного луча в вертикальном и горизонтальном направлениях.
Перемещение по вертикали происходит под влиянием исследуемого напряжения, приложенного к пластинам У, а по горизонтали— приложенного к пластинам Х напряжения пилообразной формы, называемого напрязгением развертки. Последнее вырабатывается специальным генератором развертки. Рассмотрим сначала случай, когда напряжение на вертикально отклоняющих пластинах У равно нулю, т.е. и„= О, а на горизонтально отклоняющих пластинах Х имеется пилооб.
разное напряжение (рис. 2А6). Тогда перемещение электронного луча будет приводить к перемещению пятна на экране от точки А к точке В за время г„, и обратное перемещение за время гсбр Таким образом, за время Тр = г„+ гсср, называемое периодом развертки, луч осуществит свой прямой и обратный ход. Пилпобразное напряжение форми- РУетсЯ так„чтобы гпр > г„сю т.е. ТР ю г„р. Из-за большой скорости и спецйального гашения запирающим напряжением обратный ход луча обычно не просматривается. Ввиду того что во время прямого хода луча скорость пятна на экране постоянна, ось Х можно отожпествить с осью времени г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
