Оно определяется конечной ёмкостью      отсчётного устройства.  
 

 

ОУ имеет 3 цифры (max 999)®бесконечное множество измерений величины может быть представлено тысячью значений (уровней квантования). Квантование связано с погрешностью дискретности, не превышающей шага квантования (Dх).

                              На вертикальной линии и на ближайшей

                              горизонтальной. 
 
 
 
 
 
 

Кодирующий преобразователь  производит квантование по уровню и  подбирает каждому уровню определённый сигнал. По найденному уровню КП производит кодирование (код) может быть в различной  системе исчисления (ответ обязательно  в десятичной) хотя работать может в любой (даже в двоичной).

1001®9  1001®9  1001®9 
 
 
 

Классификация цифровых приборов.

В зависимости  от способа преобразования измеряемой величины в код различают:

1. Цифровые приборы последовательного кода.
2. Сравнения, вычитания.
3. Считывания.

 

1. Образование кода – путём сравнения измеряемой неизвестной величины с известной, квантованной по уровню величиной, изменяющейся по ступенчатому закону, причём величина ступени равна шагу квантования.
2. Образование кода – путём последовательного сравнения измеряемой величины с мерами из набора, образованного по определённым правилам.
3. Образование кода – путём одновременного сравнения измеряемой величины с набором мер, образованных по определённым правилам. (пружинные весы)

 

По измеряемой величине ЦП делятся на:

Вольтметры, фазометры, частотомеры, омметры, комбинированные. Но нет амперметра из-за высокого сопротивления  входа ЦП. 

По техническим  средствам:

Бесконтактные и контактные. 

По точности:

Самый худший 1, лучший 0.005. 

Недостаток –  сложность, меньшая надёжность, цена.

Погрешности ЦП

Основная погрешность  складывается из 3-х составляющих:

1. Погрешность дискретности.
2. Погрешность реализации дискретных уровней (Dp).
3. Погрешность чувствительности (Dr)

 

1.®методическая погрешность, т. е. используя цифровой отсчёт – сразу попадаем в погрешность дискретности.

2 и 3®инструментальные составляющие погрешности.

Dp- возникает от несоответствия принятых значений уровней квантования и их реальных значений (ОУ показывает номер уровня, независимо от того, чему он соответствует).

Dr- возникает в сравнении измеряемой и компенсирующей величины.

Пример:

 Рассмотрим  погрешность дискретности ЦП, в  котором происходит сравнение  X и X_k с помощью сравнивающего устройства, причём Dp=0, Dr=0, и будем считать, что изменения показаний прибора происходит при равенстве X и X_k. 

      При сдвиге:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реально: 
 
 
 
 

Времяимпульсный Цифровой 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 U_k

                    значения U_x, СУ вырабатывает импульс СТОП

                                 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  К- коэффициент, характеризующий скорость изменения напряжения U_k (наклон).

Число импульсов, прошедших на ПУ   , где T₀ – период ГИСЧ.

Þ

Погрешности: 1. Dg- зависит от f₀ и t_{x max} (чем больше f₀, тем меньше Dg и t_{x max})

2. Dp- зависит от стабильности ГЛИН.

4. Dr- находится в СУ (из-за порога чувствительности СУ).

 Проблема  быстродействия:

             T_max=2ⁿT₀, n- число двоичных разделов. 

Лекция  №12 

Компенсаторы  постоянного тока.

Уравновешение измеряемого ЭДС постоянного  тока известным напряжением.

Компенсатор: 

e_н – ЭДС эталонного источника- нормальный элемент.

Е_всп – вспомогательная ЭДС.

R_всп – вспомогательный реостат.

П –  переключатель.

Г –  гальвонометр (индикатор равновесия)

Е_н – значение ЭДС его достаточно точно из-

вестно:

Е_нt=Е_н20-0.0004(t-20)-0.000001(t-20)²

Е_н20=1.01850

1 этап – установка  рабочего тока.  П положение  1, изменяя R_всп, добиваемся 0-го отклонения гальванометра: Е_н=I_pr_н.

2 этап: П положение  2; изменяя положение движка реостата  r (т. е. r_x) добиваемся 0-го отклонения Г, при этом E_x=I_pr_x, т. е.

Именно этот прибор может измерять ЭДС. В чём  отличие? (компенсатор - ЭДС, вольтметр - напряжение) В компенсаторе нет  тока при измерении ЭДС, а в  вольтметре есть внутреннее сопротивление Þ возникает ток. 
 

Компенсаторы  переменного тока.

Принцип: уравновешивание  измеряемого ЭДС переменного  тока и известного напряжения.

Регулировка не только по величине, но и по фазе: 

Компенсаторы  переменного тока значительно отличаются по точности от компенсаторов постоянного тока (меньше, т. к. отсутствует эталонный ЭДС переменного тока).

® В зависимости от уравновешивания и в каких координатах отсчёта делятся на:

1. Полярно-координатные
2. Прямоугольно-координатные.

 
 
 

1.:Þ

ИР – индикатор  равновесия.

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

В качестве ИР могут  использоваться вибрационные гальванометры.

ФР – фазорегулятор, состоит из статора (питание от сети) и ротора, вращаем их Þ меняем фазу напряжения.

1 этап: установка  рабочего тока, устанавливается  по амперметру с помощью R_всп.

2 этап: измерение:  изменяя положение движков реостатов  r (r_x) добиваются минимального отклонения на ИР; изменяя положение ротора относительно статора ФР, добиваются нулевого равновесия. 

2:Þ

Источник должен быть один.

1 этап: установка  рабочего тока, с помощью R_всп по амперметру устанавливаем I₁, ток I₁ создаёт поток в первичной обмотке катушки взаимоиндуктивности.  
 
 

     

                              ЭДС e - есть источник I₂.

Если  r₂>>x₂, то Þ можно считать, что     I₂           направленно по ЭДС. (x₂ – реактивная сост.). 
 
 

2 этап: измерение:  изменяя положение движков реостатов  r₁ и r₂ добиваемся нулевого отклонения от равновесия.

, поэтому для большей точности нужно включить частотомер и следить за частотой; при изменении ω регулировать r₂. 

Мосты постоянного и  переменного тока.

Для измерения  параметров цепей (R, L, C, M)

Простейшая: 

Схема уравновешивания.

Если индикатор  равновесия показывает отсут-

ствие тока, то:

Делим первое уравнение  на второе Þ условие равновесия моста:

          или Z₁Z₄=Z₂Z₃  (Общее условие равновесия моста переменного тока) 

Мост находится  в равновесии, если произведение полных комплексных сопротивлений в  противоположных плечах моста равны между собой.

Это распадается  на 2 частных, если:

               

                                    где            модули комплексных сопротивлений.

   Подставив в  общее условие равновесия, получим:

j₁..j₄ -  углы сдвига тока относительно напряжения в соответствующих плечах. 
 
 
 
 
 
 

Мосты постоянного тока.

 

                        r₁r₄=r₂r₃

                        УР на постоянном токе. 
 
 
 

Можно найти  сопротивление:

Чувствительность  моста Þ Условие максимальной чувствительности моста постоянного тока:  r₁=r₂=r₃=r₄=r_Г

т. е. если порядок  Омы (или КилоОмы), то все резисторы  должны быть одного порядка. Почему нельзя измерить сопротивления меньше 10 Ом? Одинарным мостом? Ответ: потому что  измеряется всё, что между буквами а и в Þ измеряется и сопротивление проводов Þ поэтому не меньше 10 Ом!

! Для измерения  меньших сопротивлений используется  четырёхзажимная схема включения: