В приборах отношение K/f0 выбирается равным 10–m , где m = 1, 2, 3, …, поэтому вольтметр показывает значение измеряемого напряжения (число m определяет положение запятой в цифровом отсчете). Указанный цикл работы вольтметра периодически повторяется.
Суммарная погрешность вольтметров такого типа складывается из погрешностей время-импульсного преобразователя, погрешности порога срабатывания сравнивающего устройства, нелинейности и нестабильности линейно-изменяющегося напряжения. Минимальная погрешность вольтметров с время-импульсным преобразованием 0,05 %.
По такому же принципу строятся цифровые вольтметры переменного тока и цифровые измерители емкости и сопротивления (цифровые омметры-фарадометры). В вольтметрах напряжение переменного тока предварительно преобразуется в постоянное и далее подается на СУ.
Цифровые омметры-фарадометры основаны на принципе измерения интервала времени, равногопостоянной времени цепи разряда конденсатора через резистор (рис. 4).
Рис 4. Схема цифрового измеритуля емкости
При измерении Rx известным элементом является конденсатор емкостью С0; при измерении Сх - резистор сопротивлением R0. Перед началом измерения конденсатор емкостью Сх с помощью ключа Кл подключается к источнику стабилизированного напряжения БП и полностью заряжается по истечении некоторого времени до напряжения источника E. Момент начала измерения задается устройством управления УУ, которое посылает импульс, запускающий ВИП и переводящий ключ Клв положение, соответствующий разряду конденсатора. Во время-импульсном преобразователе на вход счетчика поступают счетные импульсы, а конденсатор Сх начинает разряжаться через образцовый резистор R0 по экспоненциальному закону
, где t = R 0Cx - постоянная
времени цепи разряда.
Напряжение на конденсаторе UC подается на один из входов СУ. Ко второму его входу подводится напряжение U R = ER2/(R 1+R2), снимаемое с делителя R 1 – R2 . Сопротивление прецизионного делителя выбирается таким образом, чтобы R 2/(R1 +R2 ) = 1/e. Тогда U R =E/e. При равенстве напряжений UR = UC устройство сравнения выдает импульс, который прекращает работу ВИП и переключает конденсатор на зарядку. Число зарегистрированных импульсов N =f0 t . Следовательно, при фиксированных значениях f0 и R0
.
Для удобства отсчета значений емкостипринимается КС = 10– m Ф/имп(m = 1; 6; 12). Например, при R0 = 1 МОм и f0= 1 МГц коэффициент КС=10–12Ф/имп. Емкость Сх = m и выражается впикофарадах.
Недостатком время-импульсных вольтметров является сильное влияние помех на результат измерения. Для устранения этого недостатка в цифровых вольтметрах используется принцип интегрирования,тогда
при времени интегрировании T, значительнопревышающем период помех.
Наибольшее распространение получили двухтактные интегрирующие вольтметры. В них измеряемое напряжение сначала интегрируется за определенное время, т. е. преобразуется в пропорциональное напряжение на выходе интегратора. Затем на втором этапе это напряжение превращается в пропорциональный временной интервал путем возврата интегратора в исходное состояние. Этот временной интервал преобразуется время-импульсным преобразователем в количество импульсов, регистрируемых счетчиком.
Работа вольтметра с двойным интегрированием представлена на рис. 5.
Рис 5. Схема цифрового вольтметра с двойным интегрированием (а) и временные
диаграммы, поясняющие принцип его работы (б)
Устройство управления УУ задает цикл измерений и вырабатывает прямоугольный импульс калиброванной длительности Tк. Этот импульс замыкает ключ Кл1. Измеряемое напряжение поступает на вход интегратора Инт. В момент окончания импульса калиброванной длительности УУ закрывает ключКл1, открывает ключ КЛ2 и временной селектор ВС. Ключ Кл2 подсоединяет к интегратору источник опорного напряжения ИОН, вырабатывающий прецизионное напряжение U 0 обратной полярности измеряемому. Напряжение на интеграторе начинает убывать по линейному закону. В это же время с генератора счетных импульсов ГСИ импульсы через ВС поступают на счетчик импульсов СИ. Напряжение с интегратора подается на сравнивающее устройство СУ, где оно сравнивается с напряжением на корпусе. При равенстве напряжений СУ вырабатывает импульс, закрывающий ВС и Кл2. Количество зарегистрированных импульсов N высвечивается на цифровом отсчетном устройстве ЦОУ. Оно пропорционально измеряемому напряжению
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.