Цифровые измерительные приборы

Цифровой электроизмерительный прибор – это такой прибор, в котором значение измеряемой электрической величины представлено в виде цифр. Показания цифровых приборов легче читать, к тому же они обеспечивают большую точность, чем аналоговые. Однако аналоговые приборы дают возможность проследить за быстрыми изменениями тока и напряжения. Цифровые приборы применяются для измерений практически всех электрических величин (постоянного и переменного напряжения и тока, сопротивления, емкости, индуктивности, добротности и др.), а также неэлектрических величин (например, давления, температуры, скорости), предварительно преобразованных в электрические.

Принцип действия цифровых измерительных приборов основан на автоматическом преобразовании непрерывной, или аналоговой, измеряемой величины в дискретные сиг-налы в виде кода, в соответствии с которым ее значение отображается на дисплее в циф-ровой форме. Представление аналоговых сигналов в виде дискретного кода очень удоб-но, поскольку в таком виде аналоговые сигналы могут вводиться в компьютер или передаваться по каналам телеметрии.

Большинство цифровых электроизмерительных приборов состоит из следующих частей: измерительной цепи, выполняющей необходимые аналоговые преобразования измеряемой величины (измерительный мост, измерительный усилитель, преобразова-тель напряжения во временной интервал и др.), аналого-цифрового преобразователя и дешифратора, в котором кодированный сигнал преобразуется в соответствующее число и затем отображается на дисплее.

Существует несколько методов преобразования непрерывной величины в дискрет-ную, из которых наибольшее распространение получил метод числоимпульсного коди-рования. Этим методом измеряемая величина преобразуется в пропорциональное ей число импульсов, которое подсчитывается цифровым электронным счетчиком. Элек-тронные счетчики ведут счет импульсов, как правило, в двоичной системе исчисления. Применение двоичной системы исчисления в цифровых приборах обусловлено тем, что для записи чисел в ней нужны элементы, имеющие всего два устойчивых состояния.

Результат измерения, полученный в двоичной системе исчисления, с помощью специального устройства – дешифратора переводится в десятичную систему, а затем выдается на световое табло.

Практические задания

1. Какой прибор даст наименьшую погрешность измерения, если все приборы показывают одинаковое напряжение? Под-считайте наибольшую возможную абсо-лютную погрешность измерения каждым прибором.

2. Какая деталь прибора позволяет устранить влияние силы тяжести подвиж-ной системы на показания прибора?

3. На рисунке показана подвижная часть одного из измерительных приборов. Какая деталь служит для установки стрел-ки невключенного прибора на нуль?

4. Из какого материала изготовлена деталь № 3 данного прибора?

Ответ: 1) сталь;

2) алюминий; 3) латунь.

5. Какая деталь обеспечивает высо-кую чувствительность данному прибору?

6. На рисунке показана подвижная часть одного из измерительных приборов. Какая деталь входит в состав успокоителя (демпфера)?

7. Из какого материала изготовлена деталь № 4 данного прибора?

Ответ: 1) алюминий; 2) пермаллой; 3) латунь.

8. Конструкция какой детали позволя-ет данному прибору не бояться перегрузок?

9. Какая деталь принципиально не по-зволяет использовать этот прибор для точ-ных измерений в цепях переменного и пос-тоянного токов?

10. На рисунке показаны шкалы ам-перметра магнитоэлектрической, электро-магнитной и электродинамической систем. Какой из этих приборов относится к элек-тродинамической системе?

11. Даны марки приборов некоторых систем: 1) Ц 435; 2) М 157; 3) Д 533; 4) Э 309. Приборы какой из этих систем, имеющих механический противодействующий момент, можно изготовить с одной спиральной пружиной?

12. Приведены условные знаки некоторых систем электроизмерительных прибо-

ров: 1) ; 2) ; 3) ; 4) .

Прибором какой системы целесообразно измерять малые переменные напряжения?

13. Даны шифры или условные знаки некоторых систем измерительных приборов:

1) Ц 52; 2) ; 3) Э 113; 4) .

Приборы какой системы с одинаковым успехом можно применять для точных из-мерений переменных и постоянных токов и напряжений?

14. Какой из этих приборов можно использовать для измерения в цепях постоянно-го и переменного токов?

а б в

15. Приведены шифры или условные знаки некоторых систем измерительных при-

боров: 1) ; 2) ; 3) Ц 315; 4) Э 59.

Приборы какой системы пригодны для измерения в цепях высоких частот?

16. Приведены условные знаки некоторых систем измерительных приборов:

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

Какой системы должен быть ваттметр, пригодный для измерений только в цепях переменного тока?

17. Какой из этих приборов применим для измерений в цепях переменного тока строго определенной частоты?

а б в

18. Каким из этих приборов можно производить измерения в цепях постоянного и переменного токов?

а б в

19. Ниже приведены шифры или условные знаки некоторых систем измерительных

приборов: 1) ; 2) М 154; 3) Д 529; 4) .

Приборы какой системы меньше всего боятся перегрузок?

20. Какой из этих приборов целесообразно использовать для точных измерений в цепях переменного тока?

а б в

21. Ниже приведены шифры или условные знаки некоторых систем измерительных

приборов: 1) М 116; 2) Д 174; 3) ; 4) .

Прибор какой из этих систем имеют наибольшую механическую мощность?

22. Приведены условные знаки некоторых систем измерительных приборов:

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

Какой системы должен быть ваттметр, пригодный для измерения в цепях перемен-ного и постоянного токов?

23. Приведены условные знаки некоторых систем измерительных приборов:

1) ; 2) ; 3) ; 4) .

Приборы какой системы меньше всего боятся внешних магнитных полей?

24. Какой прибор как измеритель целесообразно использовать в омметрах, чтобы показания его мало зависели от величины напряжения?

а б в

25. Что целесообразно измерять дан-ным прибором?

Ответ: 1) энергию; 2) мощность;

3) сопротивление.

Литература

1. Анвельт М.Ю. Сборник задач по общей электротехнике. – М.: Высш. шк., 1968. 2. Основы теории цепей / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.В. Нетушил и др. – М.:

Энергия, 1989. – 258 с.: ил.

3. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Т. 1. – М.: Энергия, 1981. – 536 с.: ил.

4. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. – М.: Высш. шк., 1984. – 559 с.: ил.

5. Атабеков Г.И. Линейные электрические цепи. – М.: Энергия, 1978. – 432.: ил. 6. Матханов П.А. Основы анализа электрических цепей. – М.: Высш. шк., 1990. –

400 с.: ил.

7. Теоретические основы электротехники. Т. 1: Основы теории линейных цепей / Под ред. П.А. Ионкина. – М.: Высш. шк., 1979. – 544 с.: ил.

8. Попов В.П. Основы теории цепей. – М.: Высш. шк., 1998. – 575 с.: ил.

9. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. – М.: Радио и связь, 1986. – 544 с.: ил.

10. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике. – М.: ГИФМЛ, 1962. – 680 с.: ил.

11. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. – М.: Наука, 1977. – 720 с.: ил.