數(shù)字化電測儀表

《數(shù)字化電測儀表》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第4章數(shù)字化電測儀表授課老師：第4章數(shù)字化電測儀表4．1概述4．2頻率、周期的數(shù)字化測量4．3相位的數(shù)字化測量4．4電壓的數(shù)字化測量4．5電阻、電容的數(shù)字化測量4．6單相有功功率的測量4．7微機化儀表4．1概述4.1.1數(shù)字化測量技術(shù)的發(fā)展世界上第一臺數(shù)字式儀表于1952年在美國誕生。我國數(shù)字儀表的研制始于1958年。近六十年來，隨著電子技術(shù)與計算技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字式儀表與數(shù)字測量技術(shù)獲得了迅速的發(fā)展。4．1．2數(shù)字式儀表的結(jié)構(gòu)4．1．3數(shù)字式儀表的特點與模擬式指示儀表相比，數(shù)字式儀表有以下優(yōu)點：(1)準確度高。(2)輸入阻抗高。(3)靈敏度高。(4)測得結(jié)果直接以數(shù)字形式給出

2、，無讀數(shù)誤差，且記錄方便。(5)測量速度快。(6)測量過程自動化。(7)操作簡單。數(shù)字式儀表的缺點是：(1)由于采用了大量的電子元件，其結(jié)構(gòu)比模擬式指示儀表復雜得多。(2)不便于觀察動態(tài)過程，不直觀。(3)價格較高。(4)需要有較高水平的技術(shù)人員維修。4．1．4數(shù)字式儀表的分類(1)按顯示位數(shù)分可分為三位、四位、五位、六位和七位等。(2)按準確度分①低準確度：在0.1%以下；②中準確度：在0.01%以下；③高準確度：在0.01%以上。(3)按測量速度分①低速：幾次/秒～幾十次/秒；②中速：幾百次/秒～幾千次/秒；③高速：幾萬次/秒以上。(4)按使用場合分①標準型：它的精度高，對環(huán)

3、境條件要求比較嚴格，適宜于實驗室條件下使用或作為標準儀器使用。②通用型：它具有一定的精度，對環(huán)境條件要求比較低，適用于現(xiàn)場測量。③面板型：它的精度低，對環(huán)境條件要求比較低，是面板上使用的指示儀表。(5)按測量的參數(shù)分可分為直流電壓表、交流電壓表、功率表、頻率表相位表、電路參數(shù)表和萬用表等等。4．2頻率、周期的數(shù)字化測量4．2．1電子計數(shù)器的原理4．2．2用電子計數(shù)器測量頻率4．2．3用電子計數(shù)器測量周期4．2．4時間間隔的測量4．2．5測量頻率比4．2．6電子計數(shù)器的誤差4．2．1電子計數(shù)器的原理電子計數(shù)器也稱為頻率計，可以用來記錄脈沖的個數(shù)、測量頻率、頻率比、周期和時間間隔等參

4、數(shù)電子計數(shù)器原理框圖(1)輸入通道輸入通道包括放大、整形電路。各種被測信號(如正弦波、三角波、鋸齒波等)經(jīng)過放大、整形后轉(zhuǎn)換成矩形脈沖信號，然后在主閘門的控制下進入十進制計數(shù)器。(2)時間基準電路由晶體振蕩器和分頻器組成。石英晶體振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的時鐘信號，經(jīng)過分頻后可以得到一系列周期已知的標準信號。這些信號可以作為計數(shù)器的標準計數(shù)脈沖(填充脈沖)，也可以作為各種時間基準，控制計數(shù)器的門電路。(3)控制電路控制電路在所選擇的基準時間內(nèi)打開主閘門，允許整形后的被測脈沖信號輸入到計數(shù)器中。(4)計數(shù)器和顯示器對控制門輸出的信號進行計數(shù)，并顯示計數(shù)值。4．2．2用電子計數(shù)器測量頻率用電子

5、計數(shù)器測量頻率的方法如圖4.2.1所示:計數(shù)器的脈沖個數(shù):可見，可以通過改變開門時間的方法來改變頻率計的量限。測量頻率的波形圖4．2．3用電子計數(shù)器測量周期測量周期的原理框圖假設計數(shù)器計得的數(shù)為，被測周期為，若未經(jīng)分頻直接用開啟控制門，則進入計數(shù)器的脈沖的個數(shù)為即若,用控制計數(shù)器的開啟，則計數(shù)器計得的數(shù)為即測量周期的波形圖4．2．4時間間隔的測量測量時間間隔的電路框圖用開門時間內(nèi)計數(shù)器計得的標準脈沖個數(shù)來度量時間間隔測量時間間隔的波形圖4．2．5測量頻率比測量頻率比的原理框圖4．2．6電子計數(shù)器的誤差(1)測量頻率的誤差(2)測量周期的誤差(1)測量頻率的誤差被測頻率由主閘門的開

6、啟時間和這段時間內(nèi)計數(shù)器的計數(shù)值所決定，其關(guān)系為:測量頻率的相對誤差為：表示測量誤差的式(4.2.9)可以寫成：電子計數(shù)器的量化誤差計數(shù)器計數(shù)時產(chǎn)生的相對誤差：(2)測量周期的誤差根據(jù)式(4.2.5)可得電子計數(shù)器測量周期的相對誤差表達式為式(4.2.12)所表示的測量周期的誤差公式可以寫成：(4.2.12)觸發(fā)電平漂移引起的誤差觸發(fā)時間的最大值最小值為4．3相位的數(shù)字化測量4．3．1相位測量原理4．3．2相位-時間式數(shù)字相位計4．3．1相位測量原理相位的數(shù)字化測量主要采用過零鑒相法過零鑒相法測量相位的原理框圖過零鑒相法測量相位的波形圖設兩個同頻率信號的周期為，相位差為，兩信號波

7、形過零點的時間差為，則存在下列關(guān)系式所以4．3．2相位-時間式數(shù)字相位計相位-時間式相位計框圖標準脈沖數(shù)設信號和的周期為，則有：將代入式(4.3.3)，得：相位-時間式相位計波形圖令，則4．4電壓的數(shù)字化測量電壓的數(shù)字化測量可以由直流數(shù)字電壓表來實現(xiàn)。直流數(shù)字電壓表是一種通用的電子儀器，它的功能很全，應用非常廣泛。直流數(shù)字電壓表的原理框圖4.4.1逐位逼近比較式數(shù)字電壓表4.4.2電壓-時間變換型數(shù)字電壓表4.4.3電壓－頻率型(U－f)數(shù)字電壓表4.4.1逐位逼近比較式數(shù)字電壓