6.2. Цифровые частотомеры

Цифровые частотомеры  довольно распространенные изме­рительные приборы, используемые в самых различных отраслях науки, техники, промышленности для оценки частотно-временных параметров электрических сигналов. Они работают в очень широ­ком диапазоне значений измеряемых частот периодических сигналов (или их периода). Современные ЦЧ обеспечивают самые высокие метрологические характеристики (точность и разрешающую способность) среди всех прочих ЦИП, отличаются достаточно вы­соким быстродействием, широкими функциональными возможностями, простотой эксплуатации, высокой надежностью.

Помимо измерения частотно-временных параметров периодических сигналов, современные ЦЧ применяются и для измерения различных физических величин. Для этого необходимо под­ключать к ЦЧ вспомогательные первичные измерительные пре­образователи (датчики), имеющие выходные сигналы, частота или период (длительность) которых пропорциональны измеряемой величине. Например, ЦЧ можно использовать для измерения ско­рости вращения вала двигателя, или расхода жидкости в трубо­проводе, или скорости потока воздуха. Цифровые частотомеры находят также применение в качестве генераторов стабильных частот и таймеров постоянных или программируемых интервалов времени. Кроме того, с помощью ЦЧ легко можно организовать подсчет числа импульсов (числа событий).

Практически все ЦЧ обеспечивают два основных режима рабо­ты: измерения частоты и измерения периода (длительности ин­тервала времени).

6.3. Цифровые вольтметры и мультиметры

Рассмотрим устройство и некоторые особенности представи­телей довольно распространенного семейства ЦИП  цифровых вольтметров (ЦВ) и мультиметров (ЦМ).

6.3.1. Структура цифрового вольтметра

Упрощенная структура ЦВ показана на рис. 6.11. На вход прибора подается измеряемое напряжение U (постоянное или переменное, в частности, периодическое).

Входные цепи ЦВ предназначены для преобразования входно­го напряжения в

Рис. 6.11. Упрощенная структура цифрового вольтметра

унифицированный сигнал, обычно  в не­большое напряжение постоянного тока, пропорциональное зна­чению информативного параметра измеряемой величины (на­пример, действующему значению периодического напряжения). В общем случае во входных цепях ЦВ выполняются функции уси­ления, ослабления, выпрямления, фильтрации, коммутации сиг­нала, защиты от перегрузки и др. Например, входное периоди­ческое напряжение с помощью выпрямителя преобразуется в по­стоянное напряжение, сигнал малого уровня усиливается, сигнал большого уровня ослабляется и т.д. Основной узел прибора  аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который автоматиче­ски реализует переход от аналоговой формы входной величины к цифровой форме выходной величины (т.е. к пропорциональному коду). В ЦВ для статических измерений применяются, как правило, интегрирующие АЦП. Результат этого преобразования временно хранится в запоминающем регистре. Контроллер управляет ра­ботой всех узлов прибора. Взаимодействие человека (оператора) с прибором осуществляется с помощью клавиатуры и индика­тора. Клавиатура позволяет задавать режимы работы ЦВ. Циф­ровой индикатор показывает результаты измерения. В структуре прибора может быть предусмотрен интерфейс, позволяющий при­бору общаться с внешними устройствами, в частности с компью­тером.