Время-импульсный цифровой вольтметр

Временной интервал измеряется методом квантования его короткими импульсы известной частоты f ₀ = 1/ T ₀ и малой скважности q. (Погрешностью частоты пренебрегают). По старт-импульсу начинается отсчет времени (количества коротких импульсов), по стоп-импульсу — завершается.

При таком методе измерений истинное время

,

где N_x — число зарегистрированных импульсов. Погрешность измерения, соответственно, равна ∆ t = t – t_x.

Как показано на рисунке выше, при измерении возникают 4 проблемы: погрешность до старта ∆ t ₁, погрешность после старта, погрешность до остановки ∆ t ₂, погрешность после остановки.

Погрешность от несовпадения старт- и стоп-импульсов с импульсами квантующей частоты учитывают и считают равной

∆ t = ∆ t ₁ + ∆ t ₂.

Погрешности несовпадения распределены по равномерному закону, причем

.

Значит, их сумма ∆ t распределена по треугольному закону (закону Симпсона), и ее матожидание и СКО равны

.

Оценим абсолютную погрешность сверху:

∆ t _max = ± T ₀,

тогда относительная погрешность

.

Вывод: чем больше импульсов сосчитано, тем точнее результат.

Погрешность и разброс можно уменьшить, если старт-импульс аппаратно засинхронизировать с T ₀/2. Действительно, тогда

,

где только ∆ t ₂ является случайной величиной. Следовательно, ∆ t распределена по равномерному закону, и

.

Замечание. Как известно, все цифровые приборы нормируются как c / d, где c — приведенная погрешность в конце рабочего диапазона, d — в начале.

Структурно-функциональная схема и алгоритм работы ВИЦВ

На схеме СУ — сравнивающее устройство, ГЛИН — генератор линейно изменяющегося напряжения, ГИСЧ — генератор импульсов стабильной частоты, К — ключ, ПС — пересчетная схема, ЦОУ — цифровое отсчетное устройство. Ступенчатый сигнал — сигнал к началу работы ГЛИН и ключа. R и S (Reset и Set, сброс и установка) — стандартные входы RS-триггера.

Графики сигналов для характерных точек (U_x — сигнал с ГЛИНа, К — сигнал на ключе, t _н — начало пропускания сигнала через ключ, t _к — время защелкивания ключа):

Раз , то

где k — коэффициент наклона сигнала ГЛИН.

Отсюда показания прибора

.

Возможны погрешности:

 

1. 
   Методическая погрешность квантования ∆_к тем меньше, чем чаще идут квантующие импульсы, т.е., чем больше частота f ₀.
2. 
   Погрешность от смещения уровней квантования ∆_см, в результате которой могут, например, появиться лишние импульсы. (См. график).
3. 
   Погрешность ∆_р от нестабильности ГИСЧ.
4. 
   Погрешность ∆_л от нелинейности ГЛИН. ^ Заметим, что линейность генератора чрезвычайно важна, поскольку позволяет легко определять «угол наклона» k, а, исходя из него, — показания прибора. В принципе, для нелинейных генераторов можно ввести другие характеристики, подобные данной, но это будет сложнее.

 

Общие положения об измерении мощности. Классификация подгруппы М.

Мо́щность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени^[1].

Различают среднюю мощность за промежуток времени

и мгновенную мощность в данный момент времени:

Интеграл от мгновенной мощности за промежуток времени равен полной переданной энергии за это время:

Электрическая мощность

Электри́ческая мощность — физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. При изучении сетей переменного тока, помимо мгновенной мощности, соответствующей общефизическому определению, вводятся также понятия активной мощности, равной среднему за период значению мгновенной, реактивной мощности, которая соответствует энергии, циркулирующей без диссипации от источника к потребителю и обратно, и полной мощности, вычисляемой как произведение действующих значений тока и напряжения без учёта сдвига фаз.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: