Различия между аналоговыми и цифровыми средствами измерений
Бийский технологический институт (филиал)
Е.В. Сыпин, Е.С. Повернов, Е.В. Берестова, О.Ю. Якушева
ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
Курс лекций
| Автор 1 | Сыпин Е.В. | |
| Автор 2 | Повернов Е.С. | |
| Автор 3 | Берестова Е.В. | |
| Автор 4 | Якушева О. Ю. | |
| Нормоконтроллер каф.МСИА | ||
| Председатель МКФ ИТАУ | Галенко Ю.А. | |
| Зав.библиотекой | Волкова Л. В. | |
| Редактор |
Барнаул 2010
УДК 681.325.5 (076.5)
Сыпин, Е.В. Цифровые измерительные устройства: курс лекций / Е.В. Сыпин, Е.С. Повернов, Е.В. Берестова, О.Ю. Якушева.
Алт. гос. тех. ун-т, БТИ. - Бийск.
Изд-во Алт. гос. тех. ун-та, 2010. - 48 с.
В курсе лекций приведена полная информация необходимая студенту специальности 200601 «Информационно-измерительная техника и технологии» для успешного освоения курса дисциплины «Цифровые измерительные устройства». Курс разбит на 5 законченных блоков: вводная часть, в которой рассматриваются основные достоинства цифровых измерительных устройств (ЦИУ); методы измерения постоянных и переменных напряжений; измерение частоты; измерение параметров линейных компонентов электрических цепей; современная элементная база для построения ЦИУ. Каждый из блоков имеет иллюстрации, помогающие глубже понять материал курса.
Рассмотрено и одобрено
на заседании кафедры МСИА.
Протокол № 60 от 17.12.2009 г.
Рецензент:доцент каф. ИУСЛомакин Г.С.(БТИ АлтГТУ)
ã Сыпин Е.В., Повернов Е.С., Е.В. Берестова, Якушева О.Ю., 2010
ã БТИ АлтГТУ, 2010
Содержание
1. Различия между аналоговыми и цифровыми средствами измерений 5
2. Цифровые средства измерения напряжения. 6
2.1 Измерение постоянного напряжения. 6
2.1.1 Метод пространственного кодирования. 7
2.1.2 Метод с промежуточным преобразованием напряжения во временной интервал (время-импульсный методы) 8
2.1.3 Метод двойного интегрирования. 10
2.1.4 Метод с промежуточным преобразованием напряжения в частоту 13
2.1.5 Метод с промежуточным преобразованием напряжения в фазу 15
2.1.6 Кодово-импульсный метод (метод поразрядного кодирования) 16
2.1.7 Комбинированный метод преобразования. 16
2.2 Автоматизация измерений. 18
2.2.1 Автоматизация выбора предела (АВП) измерений. 18
2.2.2 Автоматическая коррекция погрешностей. 20
2.3 Измерение переменного напряжения. 21
2.3.1 Измерение мгновенных значений. 22
2.3.2 Измерение среднего значения. 22
2.3.3 Измерение средневыпрямленного значения. 22
2.3.4 Измерение среднеквадратичного значения. 22
2.3.5 Измерение пикового значения. 22
3. Измерение частоты электромагнитных колебаний. 23
3.1 Методы определения действительного значения частоты электромагнитных колебаний 23
4. Измерение параметров линейных элементов электрических цепей 25
4.1 Метод электронного счета. 26
5. Цифровая обработка сигналов (DSP) 27
5.1 Типовые области применения DSP процессоров. 27
5.2 16–ти разрядные DSP фирмы MOTOROLA.. 28
5.2.1 Семейство 561хх. Основные характеристики. 28
5.3 24 разрядные DSP фирмы MOTOROLA.. 30
5.3.1 Обзор архитектуры и шинной организации DSP 560xx. 31
5.3.1.1 Общая характеристика. 31
5.3.1.2 Арифметико-логическое устройство данных. 32
5.3.2 Устройство генерации адресов (AGU) и режимы адресации. 34
5.3.2.1 Блок регистров адреса R0-R7. 35
5.3.2.2 Блок регистров смещения N0-N7. 35
5.3.2.3 Блок регистров модификации М0-М7. 36
5.3.2.4 АЛУ адресов. 36
5.3.2.5 Линейный модификатор. 37
5.3.2.6 Модульный модификатор. 37
5.3.2.7 Модификатор реверсивного переноса. 38
5.3.3 Программный контроллер. 39
5.3.3.1 Структура программного контроллера. 39
5.3.3.2 Регистр операционного режима (OMR) 43
5.4 Порт А.. 44
5.5 Таймер DSP56002. 45
5.5.1 Программная модель таймерного модуля. 46
5.5.1.1 Регистр таймера/счётчика TCR.. 46
5.5.1.2 Регистр статуса/управления TCSR.. 47
Литература. 48
Различия между аналоговыми и цифровыми средствами измерений
Основные характеристики, параметры и свойства цифровых и аналоговых измерительных приборов приведены в Таблице 1.1.
Таблица 1 - Сравнение аналоговых и цифровых измерительных приборов
| Параметры, характеристики, свойства | Возможности приборов | |
| Аналоговых | Цифровых | |
| «Длина» числового значения | Бесконечная | Конечная, ограничена уровнем квантования |
| Пределы измерения | ~103 | ~107 |
| Возможная минимальная погрешность | ~0,1% | ~0,0001% |
| Технические ограничения высокой точности | Ограничивается механизмом отсчётного устройства | Ограничивается аналоговыми компонентами (меры и шумы) |
| Ошибка при считывании результата | Зависит от человека | |
| Влияние помех | Мало, из-за инерционности отсчётного устройства | Может быть большим при высокой частоте дискретизации |
| Многопредельность измерений | Пересчёт ведёт оператор | Автоматический выбор предела измерения |
| Отсчёт результатов | По шкале со стрелкой | По цифровому индикатору |
| Регистрация результатов | С помощью самописцев (кривая) | С помощью принтера (числа) |
| Запоминание | Запись на магнитный носитель в непрерывной форме | Запись в ОЗУ |
| Удобство обозримости и анализа результатов | При записи в виде непрерывных кривых | При использовании дополнительных средств (ПК) |
| Контроль экстремальных значений | Метками на шкале | Сигнализируется с помощью специальной схемы |
| Обработка результатов измерений Простейшая Сложная | Возможна с помощью дополнительных устройств Невозможна | Возможна Возможна |