- •Рецензенты:
- •Оглавление
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1. Основныепонятияи определения измерительной техники
- •Основные понятия и определения метрологии
- •Единицы физических величин
- •Классификация и методы измерений
- •Классификация средств измерений
- •Метрологические характеристики средств измерений
- •Классификация погрешностей
- •Модели измерительного процесса
- •Систематические погрешности
- •Случайные погрешности
- •Обработка результатов измерений
- •Суммирование погрешностей
- •Формы записи результатов измерений
- •Глава 2. Технические средства измерений электрических величин
- •Электромеханические измерительные приборы
- •Электромагнитные измерительные приборы
- •Электродинамические измерительные приборы
- •Ферродинамические измерительные приборы
- •Электростатические измерительные приборы
- •Индукционные измерительные приборы
- •Электромеханические приборы с преобразователями
- •Измерительные трансформаторы тока и напряжения
- •Измерительные трансформаторы переменного тока
- •Измерительные трансформаторы напряжения
- •Основными параметрами трансформатора напряжения
- •Электронные измерительные приборы
- •Электронные вольтметры постоянного тока
- •Электронные вольтметры переменного тока
- •Электронный вольтметр среднего значения
- •Амплитудный электронный вольтметр (диодно- конденсаторный)
- •Электронный вольтметр действующего значения.
- •Электронный омметр
- •Цифровые измерительные приборы
- •Измерительные мосты и компенсаторы
- •Компенсаторы постоянного тока
- •Компенсаторы переменного тока
- •Автоматические компенсаторы постоянного тока
- •Мосты переменного тока
- •Глава 3. Общие сведения об измерении неэлектрических величин
- •Схемы включения преобразователей в мостовые схемы
- •Динамические свойства преобразователей
- •Классификация измерительных преобразователей
- •Глава 4. Параметрические преобразователи
- •Фотоэлектрические преобразователи
- •Емкостные преобразователи
- •Тепловые преобразователи
- •Погрешности термоанемометра
- •Погрешности газоанализатора.
- •Ионизационные преобразователи
- •Реостатные преобразователи
- •Тензорезистивные преобразователи
- •Индуктивные преобразователи
- •Магнитоупругие преобразователи
- •Погрешности магнитоупругих преобразователей
- •Применение магнитоупругих преобразователей
- •Генераторные преобразователи
- •Гальванические преобразователи
- •Глава 5. Классификация ацп, методыпреобразования и построения ацп
- •Аналого-цифровое преобразование сигналов
- •Классификация ацп
- •Классификация ацп по методам преобразования
- •Метод последовательного счета
- •Метод поразрядного уравновешивания
- •Метод одновременного считывания
- •Построение ацп
- •Сравнительные характеристики ацп различной архитек- туры
- •Параметры ацп и режимы их работы
- •Максимальная потребляемая или рассеиваемая мощность
- •Глава 6. Измерительные информационные системы
- •Стадии проектирования иис:
- •Роль информационных процессов
- •Виды и структуры измерительных информационных систем
- •Основные компоненты измерительных информационных систем
- •Математические модели и алгоритмы измерений для измерительных информационных систем
- •Нет Корректировка алгоритма измерения Измерение
- •Разновидности измерительных информационных систем
- •Многоточечные (последовательно-параллельного дей- ствия) ис
- •Аппроксимирующие измерительные системы (аис).
- •Телеизмерительные системы
- •Системы автоматического контроля
- •Системы технической диагностики
- •Системы распознавания образов
- •Особенности проектирования измерительных информационных систем
- •Интерфейсы информационно-измерительных систем
- •Заключение
- •Список литературы
- •Основные и производные единицы Основные единицы измерения
- •Приборы для измерения электрической мощности и количества электричества
- •Приборы для измерения электрического сопротивления, емкости, индуктивности и взаимной индуктивности
- •И угла сдвига фаз
- •Прочие электроизмерительные приборы
- •Электронные измерительные приборы и устройства
- •Средства измерений и автоматизации
- •ГосТы, осТы и нормативные документы иис
Метод последовательного счета
Сущность метода заключается в последовательномво времени сравнении измеряемой величины с известной однородной мерой.
Процесс сравнения предполагает дискретное участие в нем меры xо в общем случае как в сторону увеличения текущего зна- чениямеры xk, так и всторону его уменьшения (рис. 5.1).
X
Xmax
х*
ζ
xо xk
Xmin
t
Рис. 5.1. Метод последовательного счета
При определении измеряемой величины x:
x [x min, x max] – границы диапазона xk.
При некотором числе п квантов х0 имеет место строгое равен- ство пх0 = xk или с некоторой погрешностью δ: пх0 + δ =х*, где х*
значение измеряемой величины. Если выбрать х0 равным еди- нице измерения х, то число п будет единичным кодом значения измеряемой величины.
Д о с т о и н с т в а метода – простота, малая статическая по- грешность. Н е д о с т а т к и – малое быстродействие.
Основные о б л а с т и п р и м е н е н и я метода – цифровые вольтметры постоянного тока и цифровые системы для работы с постоянным и медленно изменяющимися напряжениями.
Метод поразрядного уравновешивания
Описанный выше алгоритм АЦ-преобразования можно убыстрить, если оперировать с набором разновеликих квантов х0i. Процесс сравнения х* и хk происходит последовательно во вре- мени.
Здесь подключаются или отключаются от процесса сравнения кванты х0i, по эффективности равносильные некоторому набору изК элементарныхквантов х0.
Это позволяет классифицировать метод поразрядного уравно- вешивания как параллельно-последовательный (рис. 5.2).
xk
X
х*
X01
xk
X01
t
Рис. 5.2. Метод поразрядного уравновешивания
Множество значений квантов {x0i} может быть выбрано до- статочно произвольно, как и сам алгоритм их ввода в процессе сравнения. АЦ-преобразование позволяет получить существен- ный выигрыш по быстродействию (до 105-106 преобразований в секунду). Статическая погрешность мала, что позволяет реализо- вать разрешающую способность до 16 двоичных разрядов. Время преобразования здесь также зависит от входного сигнала, т.е. яв- ляется переменным.
Метод одновременного считывания
Здесь реализуется взаимооднозначное соответствие между множеством {x0i} квантов сравнения и ожидаемым множеством дискретных значений входной непрерывной величины х*. Дру-
гими словами, происходит одновременное сравнение измеряемой величины х* [xmin, xmax] с набором мер x0i, значения которых подобраны в соответствии с определенным правилом. Выходной
код образуется по номеру ближайшего значения x0i. Таким обра- зом, «одновременность» метода означает параллельность вклю- чения всех квантов x0i в процессе сравнения. Этот метод полно- стью параллельный (рис. 5.3). Он позволяет достигать частот преобразования 100 – 200 МГц.
X
X0i+2
х*
X0i+1
X0i
X02
X01
t
Рис. 5.3. Метод одновременного считывания
Точность метода и его разрешающая способность, т. е. объем множества мер {x0i}, сильно зависят от достигнутого уровня тех- нологии производства.
В последнее время получили распространение гибридные ме- тоды АЦ-преобразования на основе сочетаний методов считыва- ния и поразрядного уравновешивания.
Существуют и другие типы АЦП: логарифмические, адаптив- ные, дифференциальные, многофазной дискретизации, комбини- рованные.
Основную часть АЦП общего применения выполняют по ар- хитектуре последовательногоприближения,которая является наилучшей для построения многоразрядных АЦП со средним быстродействием. Статическая погрешность в данном случае
определяется используемым ЦАП и может быть очень малой, что дает возможность получить высокую разрешающую способность. Более скоростные АЦП используют архитектуру параллельно- последовательную, в частности, двухступенчатую, состоящую из двух параллельных АЦП, сумма разрядности которых равна тре- буемой. Такие АЦП используют устройства выборки-хранения (УВХ), поскольку необходимо поддерживать постоянным вход-
ное напряжение в течение всего процесса преобразования.
По отношению к АЦП различают интерфейсы:
АЦП с параллельным интерфейсом выходных данных;
АЦП с последовательным интерфейсом выходных данных;
последовательный интерфейс сигма-дельта АЦП.