Аналоговые и цифровые методы измерений
Измеряемое значение – это произведение числового значения на размер соответствующей единицы. В процессе измерения информация об этом числовом значении (измерительная информация) передается с помощью сигналов. При аналоговом способеизмерения устанавливается прямая связь между значением измеряемой величины и значением физической величины сигнала. Так, например, в ртутном термометре высота столбика соответствует определенной температуре. Таким образом, используется не само числовое значение, а аналоговая величина.
Цифровой способ измерения характеризуется тем, что результат измерения, точное числовое значение (размер) вырабатывается в измерительном устройстве или, по меньшей мере, выводится из него. При этом обработка сигнала производится числовым методом, как в ЦВМ.
При цифровом показании отсчет производится без ошибки. При отсчете аналогового показания преобразование его в число производится оператором. Точность отсчета зависит от способности оператора к интерполяции. Поэтому отсчет аналоговых показаний содержит погрешности. Преимущество аналогового вывода измеряемой величины состоит в большей наглядности.
Непрерывные и дискретные методы измерения
При непрерывном методеизмерения все элементы измерительного устройства работают непрерывно во времени.
Дискретная система содержит по крайней мере один элемент, работающий прерывисто. Очевидно, что при дискретном методе измерительная информация теряется.
Если по графическому изображению какой-либо функции времени построить таблицу значений абсцисс и ординат, то промежуточные величины функции будут потеряны. Этот пример показывает, что аналого-цифровое преобразование всегда приводит к дискретной системе и принципиально связано с потерей информации.
3.6. Методы отклонения и компенсационный
Метод отклонения(прямого преобразования) характеризуется тем, что сравнение измеряемой величины с мерой приводит к отклонению механизма сравнения, используемого для индикации измеренной величины.
Однако при реализации этого метода возникают некоторые трудности. Первая касается качества вычислительных операций, в частности сравнения измеряемой величины с мерой. Вторая трудность касается возможного обратного воздействия процесса измерения на процесс и соответственно на измеряемую величину. Энергия или мощность, необходимая для измерения по методу отклонения, очень часто отбирается от процесса, что приводит к искажению измеряемой величины. В случае применения метода отклонения прежде всего необходимо иметь в виду, что измерительная информация, представленная в форме шкалы, при работе может искажаться (при изменении характеристик пружины, при деформации узлов прибора и т.п.).
При компенсационном (нулевом) методе измеряемая величина компенсируется величиной, воспроизводимой мерой. Разность этих величин поддерживается малой независимо от размера. Поэтому нуль – прибор может быть рассчитан для работы только в области нуля. Благодаря этому достигается его чувствительность и устраняется нелинейность при больших отклонениях измеряемой величины. В уравновешенном состоянии нуль – прибор не нагружен, благодаря чему исключается обратное воздействие на процесс.