Сандық өлшеу аспаптары жөнінде жалпы мағлұматтар

Негізгі тү сініктемелері мен анық тамалары. Казіргі уақ ытта сандық ө лшеу аспаптары (СӨ А) кең інен қ олданылады, оның аналогты электр ө лшегіш аспаптарымен салыстырғ анда, бірқ атар ерекшеліктері бар. Сандық -деп кө рсеткіштері сан тү рінде берілетін, ө лшеу ақ параттарының дискретті сигналдарын автоматты тү рде ө ң дейтін аспаптарды айтамыз.

Сандық аспаптарғ а сә йкес код – шартты сигналдардың сериясы (ә детте электрлі) немесе СӨ А элементтерінің кү йі немесе жағ дайларының комбинациясы. Код сандық тіркеу қ ұ рылғ ысына, есептеу машинасына немесе басқ а да автоматты қ ұ ралдарғ а берілуі мү мкін.

Сандық ө лшеу аспабының жалпы қ ұ рылымдық схемасы. Сандық аспаптар – бұ л ә рекет принциптері ө лшенетін немесе оғ ан пропорционалды шаманы кванттауғ а негізделген аспаптар. Мұ ндай аспаптардың кө рсеткіштері сан тү рінде берілген. Кванттау операциясының болуы сандық аспаптарда аналогты аспптармен салыстырғ анда метрологиялық сипаттама-ларды таң дап алу, талдау, жазу жә не мө лшерлеудің ә ртү рлі ә дістерін тудыратын ө зіне тә н қ асиеттердің пайда болуына ә келеді.

Сандық ө лшеу аспабының қ ұ рылымдық схемасы 3.5.3-суретте кө рсетілген.

Ө лшенетін Х физикалық шама К_ПП тү рлендіру коэффициенті бар алғ ашқ ы ө лшеу тү рлендіргішіне (Ө Т) ә сер етеді. Ол Х шамасын негізінен оның орнына кернеу пайдаланылатын электр сигналына тү рлендіреді. Қ арастырылғ ан жағ дайда u=K_ППХ. Бұ л кернеу ө з кезегінде сандық аспаптың ө лшеу шектерін ө згертуге қ ажетті масштабты ө лшеу аспабына (МА) тү седі. Ол ө лшеу диапазонының ә ртү рлі сандарын қ абылдай алады: 1 ден N_П-ге дейін. Ө лшенетін Х шамасының ө згеру диапазоны N_П ішкі диапазондарғ а бө лінеді:: Х_{1 min}, …, X_{1 max}; X_{2 min}, …, X_{2 max}; …; X_Nпmin, …, X_Nпmax, мұ ндағ ы Х_{i min}, …, X_{i max} – і-нші ө лшеу диапазонының минималды жә не масималды нү ктелері.

Ө лшеу диапазондарының ішінен негізгісі жә не қ осымшасы таң дап алынады. Негізгі деп ө лшенетін шама аспаптың кірісінен САА(АЦП)-тың кірісіне дейінгі аспаптың кірісіне дейін жолындағ ы тү рленудің ең кіші санына шыдайтын диапазонын айтады. Қ алғ ан барлық диапазондар қ осымша болып саналады.

Масштабты тү рлендіргіш кіріс кернеуді берілген К_і рет (і=1, 2,..., N_П) санғ а оның шығ ысындағ ы u_H сигналы нормаланғ ан болу ү шін, яғ ни оның мә ндері берілген шектеуде болу ү шін ө згер-теді (кө бейтеді немесе азайтады). Ереже бойынша, мө лшерленген кернеудің ө згеру шектерін АСА-тың кіріс сигналының ө згеруінің мү мкінді диапазонының ү лкен бө лігімен ө лшенетін сигналдың барлық мү мкін мә ндерінде сә йкестендіруге тырысады. Бұ л АСА енгізген қ ателіктерді азайтуғ а мү мкіндік береді.

Мө лшерленеен u_H = K_iK_ППX кернеу АСА-да R_АЦП разрядты сандық кодқ а тү рленеді. АСА-да u_H кіріс сигналының анық талғ ан, бірге фиксирлеіп есептелген ө згеру диапазонына орындалады.

Сандық аспаптың маң ызды сипаттамасы болып аналогты ө лшенетін шаманы АСА-да қ олданылатын ө зінің сандық эквивалентіне тү рлендіру ә дісі саналады. Сандық ө лшеу аспабының ә рекет принципін оның қ ұ рамына кіретін АСА ә рекет принципімен тең естіру қ абылданғ ан. Қ азіргі уақ ытта СИ-де ә ртү рлі тү рлендіру ә дістері ө ң деліген жә не қ олданылады. Олардың негізгілеріне разрядты тең естіру (тізбектей жақ ындасу ә дісі), екілі интегралдау жә не кернеуді жиілікке тү рлендіру ә дістері жатады.

АСА-тың метрологиялық қ асиеттері толығ ымен АСА-ның номиналды квантталу сатысына тә уелді, ол мынағ ан тең

мұ ндағ ы N_max, N_min - АСА-ның кіріс кодының максималды жә не минималды мә ндері; u_H(N_max), u_H(N_min) – N_max мен N_min сә йкес АСА кіріс кернеуінің мә ндері.

АСА-ның тү рлендіру тең деуі жалпы жағ дайды мына тү рде беріледі

N = int(u_H/q) = int[(K_ППK_iX)/q].

Алынғ ан екілік сандық коды кодтарды тү рлендіргішке (КТ) тү седі. Ол АСА-ның шығ ысындағ ы сандық кодын сандық есептеу қ ұ рылғ ысымен (ЕҚ) “тү сінікті” кодқ а тү рлендіру ү шін қ ажет. Тә жірибеде ең жиі қ олданылатыны екілік кодты екілік-ондық кодқ а тү рлендіру жатады. Бұ л сынылғ ан тү рде берілетін сандар, сондық тан ә рі қ арай кодтарды N арқ ылы белгілейміз.

Сандық ЕҚ сандық ә ртү рлі физикалық принциптерге негізделген табло, дисплейлер тү рінде орындалады. Олар кодтарды адамғ а тү сінікті болып келетін СИ кө рсеткіштеріне тү рлендіреді.