Преобразование измеряемой величины в цифровые коды

Цифровые средства измерений (ЦСИ)

ЦСИ – СИ, в которых измеряемая величина преобразуется в цифровые коды, результаты измерений представляются в цифровой форме. В ЦСИ промежуточные измерительные преобразования могут быть частично или полностью заменены цифровой обработкой (операциями над цифровыми кодами).

Преобразование измеряемой величины в цифровые коды

Дискретизации (квантование) по времени (рисунок 1).

– отсчетные значения, отсчеты.

Т_Д – интервал дискретизации, может быть оценен по теореме Котельникова для сигнала с ограниченным спектром:

,

где – частота дискретизации, ;

– верхняя частота в спектре непрерывного сигнала, подвергаемого дискретизации.

Откуда .

Номинальная статическая характеристика преобразования квантователя по уровню (рисунок 2),

где – уровень квантования.

Число уровней квантования: , где М – длина (разрядность) выходного кода.

Разрешающая способность: .

Условное графическое обозначение аналого-цифрового преобразователя (АЦП) с параллельным выходным кодом, имеющим разрядность М (рисунок 3).

Обобщенная структурная схема ЦСИ электрических величин (рисунок 4).

– массив выходных кодов АЦП, – выходной непрерывный сигнал ЦСИ.

Основные преимущества ЦСИ:

1. Возможность значительного совершенствования за счет повышения разрядности ЦСИ;

2. Высокая стабильность метрологических характеристик благодаря малому числу температурнозависимых узлов (только АЦП и немногочисленные аналоговые ИП), от температуры не зависит результат операций над двоичными кодами;

3. Возможность измерения и регистрации величин, ранее не измеряемых по причине сложности аналоговых СИ;

4. Возможность перепрограммирования – могут быть усовершенствованы алгоритмы обработки сигналов без изменения состава и характеристик аппаратной части ЦСИ;

5. Простота автоматизации измерений;

Основные недостатки ЦСИ:

1. Относительная сложность и дороговизна;

2. Значительная сложность измерения высокочастотных сигналов.