Цифрові вимірювальні прилади

Переваги цих приладів – висока точність і швидкодія, автоматизація процесу вимірювання, видача коду, що дає змогу застосувати їх у сучасних системах керування. Цифрові вимірювальні прилади складаються з двох функціональних вузлів: аналого-цифрового перетворювача (АЦП) та цифрового відлікового пристрою. Часто АЦП є самостійними елементами, їх випускають як автономні пристрої.

Найчастіше трапляються цифрові частотоміри, вольтметри (постійного і змінного струмів), мультиметри. Дуже часто прилад називають цифровим вольтметром, однак ним вимірюють, окрім напруг, ще й струми, опори та ін., тобто він є фактично мультиметром. Детальніші описи принципу дії, класифікації і характеристик цифрових приладів можна знайти в [4, с. 212–257; 7, с. 151–183; ].

2.3.1. Цифрові універсальні вольтметри. Цифрові мульти-метри найчастіше застосовують для вимірювання напруг і струмів як постійного, так і змінного, а також параметрів R, L, C елементів.

Для вимірювання відповідної величини необхідно встановити перемикач у відповідне положення „роду роботи” і вибрати відповідну границю вимірювання, якщо прилад не має автоматичного вибору границі вимірювання. Границі вимірювання цифрових приладів, зазвичай, кратні 10.

Для вимірювання постійних струмів і напруг полярність підключення приладу значення не має, оскільки цифрові прилади індикують полярність. У деяких випадках для правильного вимірювання цифрові прилади необхідно підготувати до роботи: провести встановлення нуля та калібрування (найчастіше каліброване число зазначене на самому приладі). У кожному конкретному випадку, коли виникають непорозуміння в користуванні приладом, необхідно скористатись інструкцією з експлуатації приладу.

Цифрові вольтметри мають дуже великий вхідний опір (≈ 10 МОм), опір приладу у процесі вимірювання струму також чималий. Це варто враховувати.

Для вимірювання напруг постійного і змінного струму, а також активного опору в лабораторії використовують універсальні вольтметри В7–16 і В7–16А. Прилади мають різні часи перетворення, які можна задати перемикачем: В7–16 (2 мс і
20 мс); В7–16А (1 мс, 20 мс і 100 мс).

Очевидно, що похибки вимірювання залежатимуть від часу перетворення: де час більший, там похибка менша. Похибки залежать також від діапазону частот вхідного сигналу.

При вимірюванні напруг змінного струму вольтметри градуйовані в середньоквадратичних значеннях синусоїдної напруги.

На передній панелі приладів розташовані блоки цифрової індикації, відповідні клеми для під’єднання вимірювальних напруг чи опору, перемикачі роду роботи (установка нуля, калібрування, напруга змінна чи постійна, опір), перемикач діапазону вимірювання, регулятори часу індикації, регулятори для установки нуля і калібрування, шильдик калібрувального числа.

У таблиці 2.3 наведено основні технічні характеристики вольтметра В7–16, а в таблиці 2.4 – характеристики вольтметра В7–16А.

2.3.2. Цифрові вимірювачі RLC. Для вимірювання RLC- параметрів найчастіше застосовують мости. В лабораторії використовують цифровий вимірювач RLC Е7–8. В основу вимірювання приладу покладено мостовий метод. Живлення моста здійснюється від генератора на частоті 1000 Гц. Амплітудне значення напруги на вимірюваний об’єкт і струм через нього не перевищують, відповідно, 4,3 В і 4,3 мА.

Вимірювач RLC призначений для автоматичного вимірювання параметрів конденсаторів, котушок індуктивності, резисторів з цифровим відліком вимірюваних величин.

Прилад забезпечує вимірювання таких величин:

· ємності з втратами (відповідно до паралельної схеми заміщення), вираженими у формі тангенса кута втрат або активної провідності;

· індуктивності з втратами (відповідно до послідовної схеми заміщення), вираженими у формі тангенса кута втрат або активного опору;

· активного опору з послідовною реактивною складовою у вигляді ємності;

· активної провідності з паралельною реактивною складовою у вигляді ємності.

Прилад забезпечує автоматичний і ручний вибір меж вимірювання:

· ємності (С) – 0,01 рF-100 µF;

· індуктивності (L) – 0,1 µН-1000 Н;

· опору (R) – 1 µOм-10 МОм;

· провідності (G) – 0,1 nS-1 S;

· тангенса кута втрат (tg δ) – 1·10^-4-1.

Таблиця 2.3