Digitala mätinstrument: fördelar och nackdelar, funktionsprincip
Digital mätning är ett av de mest revolutionerande sätten att mäta olika fysiska storheter genom mänsklighetens historia. Vi kan säga att i allmänhet, sedan tillkomsten av digital teknik, har betydelsen av denna typ av enhet till stor del avgjort framtiden för hela vår existens.
Alla mätapparater är uppdelade i analoga och digitala.
Digitala mätare har hög svarshastighet och hög noggrannhet. De används för att mäta ett brett spektrum av elektriska och icke-elektriska storheter.
Till skillnad från digitala analoga enheter lagrar de inte uppmätta data och är inte kompatibla med digitala mikroprocessorenheter. Av denna anledning är det nödvändigt att registrera varje mätning som görs med den, vilket kan vara tråkigt och tidskrävande.
Den största nackdelen med digitala mätare är att de behöver en extern strömkälla eller batteriladdning efter en viss tid.Dessutom gör noggrannheten, hastigheten och effektiviteten hos digitala enheter dem dyrare än analoga enheter.
Digitala mätanordningar - enheter där det uppmätta analoga ingångsvärdet X automatiskt jämförs empiriskt med diskreta värden på det kända (exempel) värdet N och mätresultaten ges i digital form (Hur skiljer sig analoga, diskreta och digitala signaler?).
Blockschema över en digital voltmeter
När man utför jämförande operationer i digitala mätinstrument, kvantiseras nivån och tiden för värdena för de kontinuerliga uppmätta storheterna. Mätresultatet (numerisk ekvivalent till det uppmätta värdet) bildas efter att digitala kodningsoperationer har utförts och presenteras i en vald kod (decimal för visning eller binär för vidare bearbetning).
Digital ljusmätare
Jämförelseoperationer i digitala mätapparater utförs av speciella jämförelseapparater. Vanligtvis erhålls det slutliga resultatet av mätningen i sådana enheter efter lagring och viss bearbetning av resultaten av separata operationer för att jämföra det analoga värdet X med olika diskreta värden av provvärdet N (jämförelse av kända fraktioner av X med N av samma värde kan också göras).
Den numeriska ekvivalenten till X presenteras för mätanordningen med hjälp av utgångsenheter i en form som är lämplig för perception (digital display) och, om nödvändigt, i en form som är lämplig för inmatning i en elektronisk dator (dator) eller i ett automatiskt kontrollsystem (digitala styrenheter, programmerbara logiska styrenheter, intelligenta reläer, frekvensomvandlare).I det andra fallet kallas enheterna oftast digitala sensorer.
Digital nonometer
I allmänhet innehåller digitala mätenheter analog-till-digitalomvandlare, en enhet för att generera ett referensvärde N eller en uppsättning fördefinierade värden på N, komparatorer, logiska enheter och utgångsenheter.
Automatiska digitala mätapparater måste ha en anordning som styr driften av deras funktionsenheter. Utöver de nödvändiga funktionsblocken kan enheten innehålla ytterligare, till exempel, omvandlare av kontinuerliga värden X till mellanliggande kontinuerliga värden.
Sådana omvandlare används i mätinstrument där det mellanliggande Xet lättare kan mätas än originalet. Omvandlingen av X till elektriska storheter tillgrips ofta när man mäter olika icke-elektriska storheter, i sin tur representeras elektriska ofta av ekvivalenta tidsintervall, och så vidare.
Se även:
Analog till digital omvandlare (ADC) är enheter som accepterar analoga insignaler och följaktligen deras utgående digitala signaler, lämpliga för att arbeta med datorer och andra digitala enheter, dvs. vanligtvis konverteras den fysiska signalen först till analog (liknande den ursprungliga signalen) och sedan konverteras den analoga signalen till digital.
Digitala mätare använder en mängd olika automatiska mätmetoder och mätkretsar. Ett separat n bestämmer i första hand jämförelsemetodernas specificitet.
X och N kan jämföras genom balansering och matchningsmetoder. I den första metoden kontrolleras förändringen av värdena på N tills likheten (med diskrethetsfel) av värdena på X i N eller effekterna som produceras av dem säkerställs. Enligt den andra metoden jämförs alla värden på N samtidigt med X, och värdet på X bestäms av värdet som matchar det (med diskrethetsfel) n.
I matchningsmetoden används vanligtvis flera komparatorer samtidigt, eller så har X förmågan att agera på en gemensam enhet som läser av N-värdet som matchar den.
En skillnad görs mellan metoder för spårning, svep och bitvis balansering, såväl som räkningsspårning eller lässpårningsmatchningsmetoder, periodisk räkning eller periodisk räkning av jämförelseresultat.
Digital multimeter
De första digitala mätinstrumenten i historien var rumsliga kodsystem.
I dessa enheter (sensorer), i enlighet med mätschemat, omvandlas det uppmätta värdet med hjälp av en analog omvandlare till en linjär rörelse eller en rotationsvinkel.
Dessutom, i analog-till-digital-omvandlaren, kodas den resulterande förskjutnings- eller rotationsvinkeln med hjälp av en speciell kodmask, som appliceras på speciella kodskivor, trummor, linjaler, plattor, katodstrålerör etc.
Masker skapar symboler (0 eller 1) med nummer N-koden i form av ledande och icke-ledande, transparenta och ogenomskinliga, magnetiska och icke-magnetiska områden, etc. Från dessa områden tar speciella läsare bort den inmatade koden.
Den vanligaste metoden för att ta bort tvetydighetsfel är baserad på användningen av speciella cykliska koder, där angränsande nummer skiljer sig åt på bara en bit, d.v.s. läsfelet kan inte överstiga kvantiseringssteget. Detta uppnås på grund av det faktum att när varje nummer ändras med ett i den cykliska koden, ändras endast ett tecken (till exempel används den grå koden).
Digital kodare
Beroende på implementeringen av kodaren, kan rumslig kodningsgivare delas in i kontaktgivare, magnetiska, induktiva, kapacitiva och fotoelektriska givare (se — Hur kodare fungerar och fungerar).
Exempel på digitala mätare: