7.1 Основные понятия и определения

Цифровые измерительные приборы (ЦИП) – средство измерения автоматически вырабатывающее дискретные сигналы измерительной информации,

показания которой представлены в цифровой форме (ГОСТ 16.263).

В отличие от аналоговых приборов, в ЦИП обязательно автоматически выполняются следующие операции:

- квантование измеряемой величины по уровню;

- дискретизация её по времени;

- кодирование информации.

Преимущества ЦИП перед аналоговыми приборами:

- удобство и объективность отсчета;

- широкий динамический диапазон при высоко разрешающей способности;

- возможность автоматизации процесса измерения, включая такие операции, как автоматический выбор полярности и пределов измерений;

- высокая точность результата измерения, практически недостижимая для аналоговых приборов;

- высокое быстродействие;

- высокая устойчивость влияния механических и климатических воздействий;

- возможность внедрения новейших достижений микроэлектронных технологий при конструировании и изготовлении.

Качество измерительной системы в целом сильно зависит от информационных параметров ЦИП, в частности, от точности и быстродействия. Благодаря своим возможностям они нашли широкое применение во всех областях промышленности. Они используются в устройствах измерения и системах автоматического управления, машиностроении, энергетике, навигационных системах.

Широкое применение ЦИП обусловлено улучшением всех технических параметров систем, что делает их применение универсальным.

29

7.2 Классификация цип

Основные метрологические свойства ЦИП без предварительных аналоговых преобразователей определяются способом преобразования непрерывной величины в код, так как дальнейшая передача и преобразования кода практически не вносят погрешности. Поэтому основной классификацией ЦИП (а также АЦП) является классификация по способу преобразования непрерывной измеряемой величины в код. Такая классификация позволяет судить о возможных свойствах прибора по принадлежности ЦИП к определенной группе классификации.

В зависимости от способа преобразования непрерывной величины в код выделяются следующие группы ЦИП.

ЦИП последовательного счета. Эти приборы основаны на использовании метода последовательного счета. Отличительный признак таких приборов состоит в том, что значение измеряемой величины сначала преобразуется в числоимпульсный код, который затем преобразуется в другие коды, удобные для управления отсчетным устройством и для выдачи кода в другие устройства.

ЦИП поразрядного уравновешивания (кодоимпульсные) основаны на ис-

пользовании метода сравнения и вычитания.

ЦИП считывания строятся с использованием метода считывания.

Кроме основной классификации, известны классификации по различным критериям.

По измеряемой величине ЦИП разделяются на вольтметры, частотомеры, фазометры, омметры, вольтомметры и т.д. В зависимости от степени усреднения значений измеряемой величины ЦИП делятся на приборы, измеряющие мгновенное значение, и приборы, измеряющие среднее значение за определенный интервал времени (интегрирующие). Кроме того, все ЦИП делятся на группы по точности, быстродействию, надежности. По режиму работы все ЦИП разделяются на приборы циклические (развертывающие или программные) и приборы следящие.

В циклических (развертывающих) приборах весь процесс преобразования протекает всегда независимо от значения измеряемой величины по заданной программе от начала до конца. В следящих ЦИП процесс преобразования начинается только при отклонении измеряемой величины от ранее измеренного значения на определенное приращение. Характер процесса преобразования зависит от значения отклонения измеряемой величины.

Для изучения метода и средств, используемых в ЦИП, рассмотрим одну из классификаций, изображенную на рисунке 7.1.

1 – с квантованием пространственных параметров; 2 - с квантованием частотно – временных параметров; 3 - с квантованием параметров интенсивности; 4 - с квантованием линейного перемещения; 5 - с квантованием углового перемещения; 6 - с квантованием последовательности импульсов; 7 - с квантованием частоты импульсов; 8 - с квантованием длительности импульсов; 9 - с квантованием последовательности времени; 10 - с квантованием параллельного времени

Рисунок 7.1 – Классификация ЦИП

В данной классификации все ЦИП разделены на две группы:

а) по методу восприятия информации;

б) по методу преобразование информации.

В первой группе приборов информация воспринимается непосредственно и без обратных, т.е с прямым преобразованием. Если входная величина уравновешивается выходной величиной и при этом используются эталонные величины, то эти приборы составляют группу уравновешивающих.

Для каждой физической величины можно найти сигналы другой физической величины, характеризующейся распределением в пространстве и во времени.

Выделяют три способа квантования (замена непрерывной величины дискретной):

а) квантование пространственных параметров;

б) частотно-временных параметров;

в) параметров интенсивности.

30