Поняття про цифровий вимірювальний прилад

Цифровий вимірювальний прилад (ЦВП) - це вимірювальний прилад, в якому вхідний сигнал вимірювальної величини перетворюється у дискретний сигнал та представляється у цифровій формі.

Під дискретним слід розуміти перервний сигнал, в якому вимірювальна величина вміщується в кількості елементів сигналу (наприклад, в кількості імпульсів напруги), їх взаємному розміщенні в часі або просторі, а не в інтенсивності носія сигналу (наприклад, в значенні напруги або струму). Систему таких сигналів для представлення вимірювальної інформації називають кодом.

Перетворення аналогової форми до цифрової називають аналогово-цифровим перетворенням, а пристрій, що здійснює це перетворення - аналогово-цифровим перетворювачем (АЦП).

Рис. 3 Структурна схема цифрового вимірювального приладу (ЦВП)

Вимірювальна величина Х_ВИМ подається на вхідний пристрій (ПВ), що призначений для масштабного перетворення вхідної величини та відокремлення її від завад, якщо вони присутні. Аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) перетворює величину Х в код N, який подається на відрахунковий цифровий пристрій у вигляді цифр. Код N може виводитися й у зовнішні пристрої, такі як ЕОМ для подальшої обробки та зберігання. Керує роботою ЦВП пристрій керування (ПК), шляхом створення визначеної послідовності командних сигналів у всі функціональні вузли ЦВП.

Аналогово-цифрові перетворювачі (АЦП) мають важливе самостійне значення. Їх широко застосовують для зв’язку першочергових перетворювачів електричних та неелектричних величин із ЕОМ, іншими пристроями накопичування та обробки результатів спостерігання.

Класифікація цифрових вимірювальних приладів

Цифрові вимірювальні прилади по виду вимірювальної величини можна поділити на:

- Вольтметри постійного та змінного струму;

- Омметри та мости постійного та змінного струму;

- Комбіновані прилади (тестери);

- Вимірювачі частоти та інтервалів часу;

- Спеціальні прилади, призначені для вимірювання температури, маси, швидкості, часу

Діапазон вимірювань, що здійснюється цифровими вимірювальними приладами досить широкий та розбивається на ряд під діапазонів. Вибір потрібного діапазону в процесі вимірювання вибирають вручну або автоматично. Вимірювання на вибраному під діапазоні відбувається автоматично.

 

Типи цифрових вимірювальних приладів

 

Цифрові вольтметри постійного та змінного струму

Цифрові вольтметри постійного струму складають найбільш розповсюджену групу ЦВП. Вони дозволяють вимірювати напругу від 1 мкВ до 1 кВ із похибкою 0.01... 0.1 % при швидкодії від 2 до 5000 вимірювань в секунду та вхідному опорі 10⁹... 10⁷ Ом.

Аналогово-цифрові перетворювачі цифрових вольтметрів будують на основі різних методів перетворення, але найчастіше всього використовують методи врівноважуючого перетворення та методи інтегрування.

АЦП врівноважуючої дії мають високу швидкодію (до 100 000 перетворень в секунду), високу точність перетворення, але мають низьку завадостійкість. АЦП інтегруючої дії при порівняно невисокої швидкодії (4... 25 перетворення в секунду) мають високу точність та високу завадостійкість.

Цифрові вольтметри мають низький поріг реагування (1... 10 мкВ), тому важливо, щоб результат вимірювань мало залежав від завад та наведень у вхідному колі, рівень яких значно більший межі реагування.

Захист від завад здійснюють шляхом продуманого монтажу та збіркою приладу, а також екрануванням та застосуванням кіл фільтрів.

Цифрові вольтметри змінного струму являють собою поєднання цифрових вольтметрів постійного струму, що в залежності виду перетворювача реагують на діюче або середньо випрямлене значення, де їх градуюють по діючому значенню синусоїдального струму.