Аналоговые приборы
Аналоговые приборы состоят из электронной части, предназначенной для преобразования, выпрямления, усиления электрической величины и измерительного механизма. Эти приборы используют в качестве вольтметров, частотомеров, измерителей сопротивления, ёмкости, индуктивности и т.д.
Аналоговые электронные приборы можно разделить на две большие группы.
1. Аналоговые электронные измерительные приборы со стрелочным отсчётом.
2. Приборы дискретного типа с цифровым отсчётом.
В зависимости от характера измерений и вида измеряемых величин приборы подразделяются на группы:
В – приборы для измерения напряжений
В1 – калибраторы
В2 – вольтметры постоянного тока
В3 – вольтметры переменного тока
В4 – вольтметры импульсного тока
В6 – вольтметры селективные
В7 - вольтметры универсальные
Г – измерительные усилители и генераторы
Г3 – генераторы гармонических колебаний низкочастотные
Г4 – генераторы гармонических колебаний высокочастотные
Г5 – генераторы импульсные
Г6 – генераторы функциональные
Е – приборы для измерения распределённых параметров электрических цепей
С – приборы для наблюдения за формой сигналов
Ч – частотомеры
Ф – измерители фазового сдвига.
Достоинства аналоговых приборов.
1. Быстродействие
2. Широкий частотный диапазон (20 Гц…1000 МГц)
3. Широкий диапазон измеряемых величин
4. Высокая чувствительность
5. Перегрузочная способность.
Наиболее обширная группа электронных приборов – вольтметры для измерения напряжения в цепях постоянного и переменного тока в широком диапазоне частот. В вольтметре постоянного тока напряжение поступает на входное устройство (ВУ), потом на вход усилителя переменного тока (УПТ), а затем на измерительный механизм (ИМ).
Пример. Амперметр-вольтметр щитовой аналоговый М42303
Измерительный механизм – магнитоэлектрической системы
Пределы измерений по току 10 мкА…20 А,
По напряжению 25 мВ…750 кВ.
Класс точности 2,5; 4,0
Температура – 50…+50 ̊C
При изготовлении прибора с повышенной устойчивостью к механическим воздействиям к обозначению добавляется буква М.
Цифровые измерительные устройства
Цифровые измерительные устройства подразделяют на цифровые измерительные приборы и цифровые измерительные преобразователи. Цифровые измерительные приборы являются автономными устройствами, в которых значение измеряемой величины автоматически представляется в виде числа на цифровом отсчётном устройстве (ЦОУ). Цифровые измерительные преобразователи не имеют ЦОУ, а результаты измерений преобразуются в цифровой код для последующей передачи и обработки в измерительно-информационных системах. Цифровое измерительное устройство используют для измерения электрических величин: переменного и постоянного тока и напряжения, ёмкости, индуктивности, временнЫх параметров сигнала (частоты, периода и др.). При измерении неэлектрических величин (давления, температуры, скорости, усилия и др.), предварительно преобразовывают их в электрические.
ЦИП – многопредельные, универсальные приборы. Входная измеряемая величина, являющаяся непрерывной, преобразуется в соответствующую дискретную величину с последующим представлением результата измерения в дискретной форме. В таких приборах используется современная база электроники.
Общий принцип построения цифровых приборов одинаков.
Измеряемая величина X поступает на входное устройство прибора ВУ, где происходит масштабное преобразование. Далее сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь АЦП, где аналоговый сигнал преобразуется в код, который отображается в числовом виде на цифровом отсчётном устройстве ЦОУ.
В ЦОУ кодированный результат измерения преобразуется в число, выражаемое цифрами в общепринятой десятичной системе счисления. Наиболее распространены ЦОУ с 2—9 цифрами (разрядами). В цифровых измерительных приборах используют ЦОУ электрические, электронные, газоразрядные и на жидких кристаллах. В группу электрических ЦОУ входят световые табло, проекционные и мозаичные ЦОУ, многоэлементные цифровые лампы и электролюминесцентные ячейки. К газоразрядным и электроннолучевым ЦОУ относят цифровые индикаторные лампы, декатроны, трохотроны и знаковые электроннолучевые трубки. Наибольшее распространение получили ЦОУ на газоразрядных лампах благодаря простому устройству, высокой надёжности и низкой стоимости.
Основные характеристики ЦИП
1. Разрешающая способность, определяемая изменением цифрового отсчёта, приходящегося на единицу младшего разряда.
2. Входное сопротивление, характеризующее мощность, потребляемую от объекта измерения.
3. Быстродействие, оцениваемое числом измерений в секунду.
4. Точность измерений – близость результата измерений к истинному значению измеряемой величины.
5. Помехоустойчивость.
Класс точности ЦИП определяется пределом допускаемой относительной погрешности по формуле:
где c и d – постоянные числа, характеризующие класс точности прибора соответственно в начале и в конце диапазона Xк – конечное значение диапазона измерений.
Обобщённые характеристики универсального ЦИП
Диапазон входных величин: 20 мВ…1 кВ; 0.2 мА…2 А; 200 МОм…10 МОм.
Абсолютная погрешность от верхнего предела измерений: 0.001…0.5 %
Стабильность от верхнего предела измерений за сутки: 0.002 %
Стабильность от верхнего предела измерений за 6 мес.: 0.008 %
Разрешение: 10-6
Время выполнения операции: 2 мс…1 с
Входные характеристики:
Сопротивление: 10 МОм
Ёмкость: 40 пФ
Частота (для переменного напряжения): 100 Гц…1МГц.
Достоинства ЦИП
1. Высокая чувствительность по току, напряжению, сопротивлению и частоте
2. Высокая точность измерения. Классы точности ЦИП: 0,005; 0,01; 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1.0.
3. Удобство и объективность отсчёта и регистрации.
4. Возможность дистанционной передачи результата измерения в виде кодовых сигналов без потери точности.
5. Возможность сочетания ЦИП с компьютером, высокая помехозащищённость.
Недостатки ЦИП
1. Сложность устройств, высокая стоимость
2. Недостаточная надёжность.