Шпаргалки по метрологии (стр. 4 из 11)

tx = (N1 -1)Т1 - (N2-1)Т2 =T1(N1-N2) + Т1/р(N2-1)

где величину ΔT =T1/p, определяющую шаг дискретизации, называют шагом нониуса.

Видно, что дискрет измерения tx уменьшается в р раз. Но выбирать большие значения р нецелесообразно, так как начинают преобладать другие виды погрешностей (нестабильность управляемых ГОЧ, погрешности определения момента совпадения импульсов и т. д.).

28. Электронные аналоговые частотомеры(в том числе резонансные)

1)Аналоговые электронные частотомеры применяются для измерений в более широком диапазоне частот (от 10 Гц до нескольких МГц). В основном используют преобразование частоты в напряжение, которое затем измеряется магнитоэлектрическим прибором.

Схема:

Формирователь Ф из входного сигнала формирует последовательность импульсов частотой fx, управляющем переключателем Кл. Работа основана на заряди емкости Со от источника образцового напряжения Uо с последующим разрядом через сопротивления Ro. На Ro формируются импульсы с постоянной площадью, среднее значение которых

Измеряется вольтметром V. Погрешность определяется в основном стабильностью Ro, Co, Uo и вольтметром. Классы точности 0,5-2,5.

2)Резонансные частотомеры

Работа прибора основана на явление резонанса в колебательном контуре.

Справедливо при резонансе, а значит fx=fp.

Метод в основном используется в диапазоне высоких и сверхвысоких частот (от МГц до десятков ГГц). Погрешность определяется добротностью контура, чувствительностью индикатора, точностью градуировки шкалы, температурой и влажностью окружающей среды. Классы точности частотомеров 0,05-0,5.

29. Цифровые частотомеры

В настоящее время нашли наиболее широкое распространение. Основаны на том, что для измерения частоты fx периодического сигнала достаточно сосчитать число его

периодов за известный интервал времени То . Результат измерения определяется соотношением

Схема:

Формирователь Ф из Uвх формирует импульсы с частотой fx. Устройство управления УУ формирует из стабильных колебаний генератора образцовой частоты ГОЧ с помощью делителя частоты ДЧ строб-импульс длительностью То, открывающий ключ Кл. За время То на счетчик Сч проходит N импульсов с периодом Тх. Обычно берут T = 10-к с (К = 0, 1, 2 . . .), тогда fx= N*10-k Гц. Значение множителя 10-k учитывается положением запятой или включением соответствующей надписи (Гц, кГц, МГц и т. д.) на цифровом отсчетном устройстве ЦОУ.

Погрешности:

-нестабильность ГОЧ

-погрешности дискретности

30. Цифровые фазометры с времяимпульсным преобразованием

Этот метод нашел широкое распространение, т. к. позволяет несколько уменьшить погрешность измерения по сравнению с рассмотренными ранее вилами фазовых измерения. При этом различают:

а) Фазометры с измерением за один период (фазометры мгновенных значений фазового сдвига).

Формирователь Ф и устройство управления УУ из входных сигналов создают последовательность импульсов с длительностью ΔТ. Ключ КЛ1 открывается на время Т, а КЛ2 на время ΔТ. Пропуская на счетчики СЧ1 и СЧ2 импульсы с частотой fo с генератора образцовой частоты ГОЧ. Счетчик СЧ1 осуществляет подсчет числа счетных NT, соответ периоду Т, а счетчик СЧ2- числа счетных импульсов NΔT, соответ. периоду ΔT. В АЛУ осуществляется вычисление величины фазового сдвига

которое отображается в цифровом отсчетном устр-ве ЦОУ.

Погрешность:

-нестабильность ГОЧ

-дискретность кодирования интервала

б) Фазометры с постоянным временем измерения (фазометры с усреднением ).

Формирователь Ф формирует импульсы длительностью ΔТ, пропорциональной измеряемому фазовому сдвигу. Ключ КЛ1 открывается на время ΔТ и пропускает N счетных импульсов частотой fо с генератора образцовой частоты ГОЧ. Ключ КЛ2 открыт на длительное время измерения Тизм , формируемое устройством управления УУ с помощью делителя частоты ДЧ из импульсов высокостабильного ГОЧ. При этом время Тизм для постоянной частоты входного сигнала обычно выбирается кратным периоду входных сигналов, т. е. Тизм = m-Т . Тогда счетчик за время Тизм подсчитает число импульсов:

n- коэффициент деления делителя частоты.

Недостаток: большое время измерения , зависящее от частоты исследуемого сигнала и необходимой точности измерений.

31.Фазометры с промежуточным преобразованием сдвига фаз в напряжение.

Структурная схема и эпюр:

Усилители - ограничители превращают входные синусоидальные сигналы в прямоугольные (меандры). Формирователи Ф1 и Ф2 получают последовательности коротких

импульсов, совпадающих во времени с моментами перехода входных напряжении через нуль с одинаковой, например, положительной производной. На выходе триггера создаются импульсы длительностью ΔT, характеризующей величину измеряемого фазового сдвига. Формирователь Ф3 стабилизирует размах Uм этого импульсного напряжения. Фильтр нижних частот ФНЧ выделяет среднее значение напряжения, которое измеряется вольтметром. При этом может быть использован как аналоговый, так и цифровой вольтметр. Постоянная составляющая импульсной последовательности:

Погрешность:

-преобразование φ в интервал времени ΔТ, а затем в постоянное напряжение.

-нестабильность Um

-погрешность вольтметра

32.Фазометры уравновешивающего преобразования(компенсационные)

Метод основан на сравнении измеряемой разности фаз с образцовой, воспроизводимой фазовращателем.

Сигналы U1(t) и U2(t) поступают на установочный φу и измерительный φобр фазовращатель, а затем подводятся к индикатору ИНД разности фаз.

Индикатор позволяет фиксировать точно некоторое значение разности фаз (например, φ= О или φ= 90°). Измерительный фазовращатель может быть проградуирован в значениях φ.

При измерениях сначала калибруют фазометр с целью устранения собственных фазовых сдвигов обоих каналов прибора, для чего подают на оба входа одно и то же напряжение. Измерительный фазовращатель при этом устанавливается на ноль, а установочным

устанавливают индикатор в требуемое состояние (либо φ = 0 , либо φ = 90°). После этого производят непосредственно измерение. Подают на фазометр оба сигнала и, регулируя измерительный фазовращатель, добиваются отсчетного состояния индикатора. Данный процесс может осуществляться как вручную, так и автоматически с помощью устройства управления УУ. Результат измерения считывается с измерительного фазовращателя.

Погрешность:

-не точность градуировки образцового фазовращателя и разрешающей способности индикатора.

33.Мостовые методы измерения параметров цепей. Виды мостов. Их особенности. Области применения.

1. Мост

z – комплексное сопротивление.

Различают уравновешенные (где V=0 в изм. диагонали) и неуравновешанные.

Условия баланса моста: z1*z4=z2*z3

Хар-ка моста:

1) Чувствительность S=Δy/Δx

Sm=Δα/(Δz/z) – относительная чувствительность, где Δα – показ-я вольтметра/гальвонометра; z – знач.образц.величины при балансе; Δz – отклонение.

2) Сходимость

Возможность достижения равновесия моста опред.кол-м переходов от одного элемента к другому.

Питание моста:

Для изм.актив.сопр-ий – постоян.напр.

Для изм.реакт.сопр-ий – перемен.напр.

Мосты в которыx сопр-е Zобразц.включается в смежное с Zx плечо моста наз-ся мостами отношения вспомогательных плеч Zx*Z4=Z2*Z0 => Zx=(Z2/Z4)*Z0.

Мосты в которых обр-е Zобр вкл-ся в противополож. с Zx плечом наз-ся мостами проводимости.

Разновидности мостов:

-Четырехплечий: имеет плохую сходимость; нет заземления; не может измерять низкое сопротивление.

-Шестиплечий(двойной): сопротивление до 10-5 Ом; Хорошая сх-ть; нет заземления;

-Т- образный мост, до 50 МГц;

-Трансформаторный, до 300-400 МГц.

Погрешность мостов:

1)погрешности образцовых элементов

2)погрешность балансировки моста

3)погрешность за счет паразитных эл-ов

4)неточность отсчета по шкалам.

34.Цифровые измерители параметров цепей с предварительным преобразованием параметра в напряжение.

z-t

35. Цифровые измерители параметров цепей с времяимпульсным преобразованием.

z-tx-N