Главная Измерительная установка - комплекс средств измерений



ностью и быстродействием. Цифровые вольтметры предназначены для измерения, поэтому они должны обладать высокой точностью и иметь отсчетное устройство. Быстродействие ЦВ определяется, как правило, возможностями человека-оператора считывать изменяющиеся показания. В силу инерционности человеческого зрения не имеет смысла создавать ЦВ с быстродействием более 10-12 ИЗМ./С. При выводе информации с ЦВ на регистрирующее устройство быстродействие ограничивается возможностями регистрирующего устройства.

АЦП предназначены для ввода измерительной информации, представленной в виде дискретных сигналов, в ЦВМ или другие устройства. АЦП должны обладать высоким быстродействием, определяемым в основном скоростью изменения измеряемой величины, и могут не иметь отсчетного устройства. При этом, как правило, не требуется высокая точность АЦП, что позволяет повышать его быстродействие. АЦП выполняются обычно однопредельными и наряду с цифро-аналоговыми преобразователями (ЦАП) используются в качестве блоков ЦВ или других измерительных устройств.

Различие в назначении ЦВ и АЦП обусловило только различие их характеристик, однако ЦВ и АЦП напряжения (тока) имеют общие методы аналого-цифрового преобразования. В силу различия характеристик ЦВ и АЦП имеют различную схемотехнику, реализующую общие методы, а для обеспечения высокого быстродействия АЦП используется ряд специфичных методов, которые в ЦВ не применяют.

ЦВ и АЦП могут быть классифицированы по ряду признаков: по значению измеряемой величины, по виду измеряемой величины, по методу преобразования измеряемой величины в цифровой эквивалент, по способу осуществления процесса преобразования, по типу используемых элементов и т. п.

В зависимости от того, какое значение напряжения измеряется, ЦВ и АЦП делятся на приборы для измерения мгновенного значения и среднего значения за определенный интервал времени. ЦВ (АЦП) для измерения среднего значения принято называть интегрирующими ЦВ (АЦП). Достоинства этих вольтметров - высокие помехозащищенность, чувствительность, точность, а также независимость характеристик основных узлов от параметров электрорадиоэлементов и возможность полной реализации на интегральных микросхемах.

ЦВ и АЦП по виду измеряемой величины подразделяются на приборы:

для измерения напряжения постоянного тока;

для измерения напряжения переменного тока - средневыпрямленного или среднекват дратического значения гармонического сигнала, а также параметров видео- и радиоимпульсных сигналов (импульсные ЦВ);

универсальные вольтметры, предназначенные для измерения напряжения и ряда других электрических и неэлектрических величин (универсальные вольтметры за рубежом принято называть мультиметрами).

По способу осуществления процесса преобразования различают АЦП с циклическим управлением и АЦП следящего типа. В приборах с циклическим управлением отдельные этапы процесса измерения выполняются в соответствии с установленной жесткой программой: сброс предыдущего показания - измерение - смена показаний. В приборах следящего типа переход к новому измерительному циклу осуществляется лишь тогда, когда измеряемое напряжение изменилось на значение, превышающее порог чувствительности прибора.

ЦП и АЦП по типу используемых элементов делятся на электронные, электроме-" ханические и комбинированные. К электронным относят приборы, не содержащие электромеханические элементы в основных устройствах, к электромеханическим - со-дфжащие большинство электромеханических элементов. В комбинированных приборах используются как электронные, так и электромеханические элементы.

По методу преобразования измеряемой величины в цифровой эквивалент ЦВ и АЦП можно разделить на устройства:

с пространственным кодированием;

с промежуточным преобразованием напряжения:

во временной интервал (время-импульсный метод);

в частоту (частотно-импульсный метод);

В фазу; кодово-импульсные;

комбинированные, сочетающие несколько методов преобразования.

Если в зависимости от назначения ЦВ условно разделить на переносные и встраиваемые (щитовые и приборы для ИИС), то необходимо отметить, что переносные вольтметры и ЦВ ИИС для измерения только одной величины, например постоянного напряжения, не нашли широкого применения ни в СССР, ни за рубежом. Из отечественных приборов для измерения только постоянного напряжения следует выделить:



вольтметры для измерения мгновенного значения напряжения Щ1312, Щ1514, В2-22, В2-32, интегрирующие В2-23, В2-31, Щ31, Щ1413, Щ1516, Щ1518, Щ1611, Щ1612. Характерная особенность таких приборов - достижение наиболыпей точности для данного вида приборов и уровня развития техники.

В то же время щитовые ЦВ, как правило, выпускаются для измерения одной величины.

Наибольшее распространение среди переносных ЦВ и ЦВ для ИИС получили универсальные ЦВ. В настоящее время они составляют примерно 90% всей номенклатуры выпускаемых ЦВ. Широкое распространение универсальных ЦВ обусловлено:

простотой преобразования электрических и неэлектрических величин в величину, преобразовываемую внутри ЦВ в код [обычно постоянное напряжение или временной интервал (частоту)];

удобствами применения при ремонте и исследованиях одного прибора для измерения нескольких величин;

незначительными затратами для обеспечения требуемой универсальности ЦВ.

Универсальные ЦВ имеют, как правило, одну из следующих структур:

1) преобразователи измеряемых электрических (неэлектрических) величин в постоянное напряжение - преобразователь постоянного напряжения в код;

2) преобразователь постоянного напряжения и преобразователи измеряемых величин во временной интервал (частоту) - преобразователь временного интервала (частоты) в код.

Наибольшее распространение получила первая структура с применением преобразователя постоянного напряжения в код интегрирующего типа. В этом случае измеряемая электрическая (неэлектрическая) величина преобразуется сначала в постоянное напряжение, которое затем измеряется интегрирующим вольтметром.

Методы преобразования напряжения переменного тока, силы постоянного и переменного токов в постоянное напряжение, применяемые в ЦВ, рассмотрены выше; сопротивление, емкости, индуктивности - см. в разд. 4, а другие величины - в соответствующих разделах, в которых описывается измерение этих величин.

В ЦВ, как правило, преобразователь переменного напряжения в постоянное представляет собой усилитель и детектор сред-невыпрямленного значения, охваченные глубокой отрицательной обратной связью.

Преобразование силы тока в напряжение

осуществляется путем пропускания измеряемого тока через прецизионный резистор, падение напряжения на котором измеряется вольтметром.

Преобразователь сопротивления в напряжение представляет собой источник тока, который протекает через измеряемое сопротивление и создает на нем падение напряжения, пропорциональное измеряемому сопротивлению. Это напряжение измеряется затем ЦВ. С целью уменьшения влияния сопротивления присоединительных проводов в ЦВ применяют преобразователи сопротивления в постоянное напряжение с четырьмя входами.

Коэффициенты преобразования у преобразователей физических величин в постоянное напряжение подобраны таким образом, что значения на отсчетном устройстве ЦВ индицируются в единицах измеряемой физической величины (омах, амперах, градусах Цельсия и т. п.).

Следует отметить, что при реализации первой структуры благодаря наличию в интегрирующем ЦВ счетчика и генератора опорной частоты измерение частоты (временного интервала) осуществляется методами электронно-счетного частотомера, а не путем преобразования частоты (временного интервала) в постоянное напряжение, при этом измеряемая частота (временной интервал) подается на отдельный вход.

Отечественные универсальные ЦВ обеспечивают кроме измерения постоянного напряжения измерение среднеквадратического значения переменного напряжения, сопротивления постоянному току, силы постоянного и переменного токов, емкости, индуктивности, частоты, временного интервала, отношения двух постоянных напряжений, постоянного напряжения к переменному и других электрических величин. Из неэлектрических величин с помощью выносных преобразователей, входящих в комплект универсальных ЦВ, обеспечивается измерение температуры (вольтметры В7-27, В7-27А). Наиболее часто встречающаяся комбинация, реализуемая в одном приборе, - измерение постоянного и переменного напряжений и сопротивления постоянному току.

Конструктивно универсальные ЦВ выполняются, как правило, в виде моноблока (ВК7-10А/1, ВК2-17, ВК2-20, ФЗО, Щ68000, Р386, Р387, В7-16, В7-16А, В7-20, В7-22, В7-22А, В7-28, В7-34, В7-39 и др.). У некоторых приборов многофункциональность достигается за счет сменных блоков (Щ48000, Щ68001, Щ68002, В7-21, В7-23), а у ряда зарубежных приборов - за счет сменных плат



Таблица 2.1. Основвые технические характеристики прибора для поверки вольтметров н

калибраторов В1-18

Измеряемая (воспроизводимая) величина

Диапазон измерения (воспроизведения), В

Основная погрешность измерения (воспроизведения) при калибровке 1 раз в месяц по мере ЭДС (напряжения) класса 0,0005

Отображение информации на индикаторном табло прибора

Математическая и статистическая

результатов измерений

Автоматизация

Постоянное напряжение (измерение)

поддиапазоны:

10 100

±(10";,-1-10"г7к)

То же (воспроизведение)

10"-12 (поддиапазоны 0,1; 10)

+ 10"[/к

Приращение напряжения

ю--юоо

(поддиапазоны 10, 100, 1000)

10~Д[/,

В форме 4-7-разрядного числа с указанием полярности. Полная емкость индикатора равна 11999999 знаков

Операции умножения, вычитания, усреднения и их любые комбинации, процентное преобразование, регистрация экстремальных и средних значений (за 48 ч)

Режимы ручного, дистанционного, автоматического и программного управления. Диагностика неисправностей состояния прибора.

Автокалибров-ка. Выход на КОП с полным набором интерфейсных функций (кроме функции контроллера)

Таблица 2.2. Основные технические характеристики вольтметров постоянного тока

Тип, наименование прибора

Диапазон измерений напряжения, В

Основная погрешность измерения, %

Диапазон измерений приращений напряжения, В

Предел основной погрешности

измерений приращений, %

Автоматизация

В2-34, вольт-

10"-1000,

±(0,005-1-0,001 Щ

0- +

0,4+0,ЗД1/к/

Автономная поверка и ка-

метр по-

поддиапазоны:

±10-1 С/к

либровка с блоком поверки.

стоянного

± (0,005 -1-

Выход на самописец

тока диф-

0,0003

ференциаль-

100; 1000

±(0,007-1-

ный цифро-

+ 0,00031/,/6)

±0,15+0,05([/J

В2-36, вольт-

510"-

Автоматическое определе-

метр по-

19,999,

ние и индикация полярнос-

стоянного

(поддиапа-

ти. Дистанционное управле-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 [14] 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168


0.0298