Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые) / П. П. Орнатский.— 5-е изд., перераб. и доп.— К.; Вища шк. Головное изд-во, 1986.—604 с

Автоматические измерения и приборы (аналоговые и цифровые) / П. П. Орнатский.— 5-е изд., перераб. и доп.— К.; Вища шк. Головное изд-во, 1986.—604 с

Пароль к архиву:bamper.info
Прямая ссылка:Скачать

В учебнике изложены основные понятия и методы автоматических измерений, статические и динамические погрешности, описаны автоматические аналоговые н цифровые измерительные приборы и преобразователи. Большое внимание уделено цифровым измерительным приборам, особенно цифровым приборам для измерения электрических н неэлектрических величин, преобразователям код — аналог, временным и частотным преобразователям, преобразователям код—код. Рассмотрены вопросы проектирования цифровых измерительных приборов, методы их проверки, применение микропроцессоров, интерфейсы цифровых приборов.
Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Информационно-измерительная техника».
 
 
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ..................... 3
Введение ....... 6
Глава 1. Основные положения................ 9
1.1. Сигнал, величина, квантование, кодирование, дискретизация . . . 11
1.2. Основные измерительные операции: воспроизведение, сравнение, измерительное преобразование, масштабирование и средства нх реализации .................16
1 3. Методы измерений.............. 22
1.4. Классификация автоматических измерительных приборов .... 38
1.5. Сравнение аналоговых н цифровых измерительных устройств в координатах «точность» и «быстродействие», «стоимость» и «сложность» . . 40
Глава 2. Основные структуры и характеристики измерительных устройств 41
2.1. Развитие структур измерительных устройств......... 42
2 2. Общие технические условия на средства измерения...... 58
2.3. Динамические характеристики средств измерения ....... 61
Динамические свойства АИП уравновешивания ...... 62
Динамические погрешности АИП............. 64
2.4. Функциональные преобразователи ..... 68
Глава 3. Автоматические измерительные приборы со статической характеристикой ....................
3.1. Основные структурные схемы и погрешности компенсационных преобразователей токов и напряжений............
Компенсационный преобразователь напряжения с выходным напряжением ....... ..............
Компенсационный преобразователь напряжения с выходным током . 81
Компенсационный преобразователь тока с выходным током „ . . . 82
Погрешность компенсационного преобразователя от действия наводок и дрейфа нуля...... ............
Электронные компенсационные преобразователи с интегральными и гибридными операционными усилителями...........
Электронные компенсационные преобразователи постоянного тока с модуляторами ....................
3.2. Компенсационные приборы постоянного тока........ 87
Электронные компенсационные приборы постоянного тока .... 89
Компенсационные приборы с фотогальванометрическими усилителями . 89
Компенсационный миллимикровольтметр .......... 90
Компенсационный микронаноамперметр .......... 91
3.3. Компенсационные приборы переменного тока......... 94
Компенсационные приборы с уравновешиванием по одному параметру 96
Компенсационные приборы с уравновешиванием по двум параметрам 96
3.4. Автоматические компараторы со статической характеристикой . . 107
3.5. Компенсационные приборы с мостовыми преобразователями .... 109
3.6. Динамические свойства компенсационного преобразователя напряжения ПО
3.7. Динамические свойства интегрирующих компенсационных приборов . 114
Глава 4. Автоматические измерительные приборы следящего уравновешивания с астатической характеристикой..........116
4.1. Автоматические компенсаторы постоянного тока........118
Погрешность автокомпенсатора от изменения коэффициентов преобразования звеньев ....... ...........122
Погрешность автокомпенсатора от наличия порогов чувствительности звеньев ................ .... 123
Автоматические компенсаторы для измерения термо-э. д. с. термопар . 124
Последовательность расчета автоматического компенсатора для измерения термо-э.д.с...................126
Классические и современные прецизионные компенсаторы постоянного тока ......................128
4.2. Автоматические компенсаторы переменного тока сизменснием при уравновешивании величины, пропорциональной измеряемой . . . 133
4.3. Автоматические уравновешенные мосты с уравновешиванием по одному параметру .... . . ............135
4.4. Конструкции автоматических компенсаторов и мостов......140
4.5. Двухкоординагные автоматические компенсаторы постоянного тока 142
4.6. Интегрирующие автокомпенсаторы ............144
4.7. Частотные амплитудные и фазовые погрешности автокомпенсаторов . 147
4.8. Способы уменьшения динамических погрешностей авто компенсаторов . 150
4.9. Время установления показаний автокомпенсаторов ......155
Глава 5. Аналоговые автоматические измерительные приборы развертывающего уравновешивания .............156
6 1. АИП развертывающего уравновешивания по одному параметру. . . .157
5.2. АИП развертывающего уравновешивания по двум параметрам для измерения амплитуды и фазы . ,..............163
Глава 6. Цифровые измерительные приборы...........164
6.1. Классификация цифровых измерительных приборов .......168
6.2. Погрешности ЦИП от квантования по размеру. Определение числа ступеней квантования измеряемой величины ... ...... 171
Погрешность от квантования и определение числа ступеней квантования ......................173
Определение числа ступеней квантовапия по погрешности прибора . 178
Погрешность, возникающая при квантовании временного интервала 179
6.3. Погрешности ЦИП от дискретизации во времени и определение частоты дискретизации....................183
6.4. Системы счисления и коды, используемые в цифровой измерительной технике..............................192
6.5. Основные технические требования к цифровым измерительным приборам и АЦП.....................200
6.6. Современное состояние и перспективы развития цифровых,измерительных устройств.................. 205
Глава 7. Основные структурные схемы и звенья цифровых измерительных приборов..................... 213
7 1. Особенности структурных схем цифровых измерительных приборов 213
7.2. Преобразователи код — код............. .218
Математические модели преобразователей код — код .....218
Преобразователь единичного нормального одно канального кода в цифровой (счетчик импульсов) ............227
Преобразователь единичного позиционного кода, передаваемого по Л/н каналам в двоичный код N($............22?
Преобразователь цифрового кола Л'(2) в единичный нормальный (число-импульсный ход) Nffi................ 229
Преобразователь двоичного нормального кода /V(2) в единичный позиционный (многоканальный число-импульсный код .... 229
Преобразователь последовательного кода Грея в последовательный двоичный код N(z)................ , 230
Преобразователь параллельного кода Грея в параллельный двоичный код /V(a) .....................230
Преобразователь двоичного последовательною кода /V(£> в десятичный КОД Л'(ю) ...................230
Преобразователь параллельного двоичного кода в десятичный или двоично-десятичный код ...............231.
Преобразователь код—код на интегральных схемах для управления цифровыми пднкаторами . ................231
Функциональные преобразователи кодов ......... 233
7.3. Устройства сравнения и коммутации кодовых сигналов.....237
7.4 Преобразователи код — аналог .............241
Преобразователи единичного нормального кода N®\ в аналоговую величину.....................242
Преобразователи цифровою кода в аналоговую величину . ... 215
Преобразователи цифрового кода в напряжение...... . 248
Преобразователи цифрового кода в среднее напряжение (ПКСН) . 248
Преобразователи кода в мгновенное напряжение (ПКН) .... 254
Функциональные ПКН................270
Преобразователи кода в переменное напряжение.......270
Кодоуправляемые масштабные преобразователи напряжения . - .271
7.5. Измерительные преобразователи ЦИП ..........272
Частотные и временные преобразователи прямого преобразования . . 273
Частотные и временные преобразователи уравновешивающего преобразования..................... • 274
Развертывающие преобразователи с постоянным наклоном развертки 277
Преобразователь напряжения в/интервал времени . ... 277
Преобразователь напряжения в частоту с гаперболической характеристикой ...................277
Развертывающие преобразователи с переменным наклоном развертки 277
Преобразователи напряжения в частоту..........277
Преобразователи напряжения в интервал времени......281
Комбинированные АЦП чгстотно-вр сменного типа ...... 287
Функциональные развертывающие преобразователи.....287
Преобразователь напряжения в отношение интервалов времени . . 288
Преобразователи fх л квадратичные ПНЧ......289
Интегрирующий ПНЧ с многоступенчатым разрядом.....289
Основные особенности измерительных частотных и временных преобразователей и технические требования к ним........291
Запоминающие устройства ЦИП..............293
7.6. Цифровые отсчетные устройства...... ......295
Основные особенности цифровых индикаторов........296
Статистические и динамические ЦОУ...........301
Статические ЦОУ на серийных интегральных микросхемах . . . 301
Динамические ЦОУ.............. . . 303
Гибридные цифроанялогопые отсчетные устройства...... . 305
Методика выбора типа цифровых индикаторов ЦИП......305
7.7. Цифровые регистрирующие устройства...........307
Глава 8. Цифровые измерительные приборы сопоставления.......313
8.1. ЦИП сопоставления непрерывного дейстгня.........314
4 ЦИП сопоставления линснпых перемещений.........314
Быстродействующие АЦП сопоставления напряжения параллельного действия . ........ ... ......315
Цифровой частотомер сопоставления непрерывного действия , . .318
8.2. ЦИП сопоставлен и ч циклического действия .... .... 318
V Цифровые частотомеры сопоставления циклическою действия . . ,319
ТДифровые частотомеры с изменением средней частоты за время Тц . 321
Цифровые частотомеры, измеряющие среднюю частоту за 1 или п периодов, работающие в режиме измерения периода Тх.....324
Цифровые измерители времени — цифровые электронные хронометры 332 Цифровой хронометр с генератором иониусиых импульсов . . . 334
Цифровой хронометр с линией задержки импульсов......334
Цифровой статистический хронометр...........335
Цифровой хронометр с запоминающей электронно-лучевой трубкой 336 .
Автоматизация выбора пределов измерения цифровых частотомеров и хронометров....................337
Цифровые фазометры сопоставления.........• . 338
Цифровые фазометры мгновенного сдвига фаз ........ 340
Цифровые фазометры среднего сдвига фаз.........344
8.3. Интегрирующие цифровые приборы с измерительными частотными и временными преобразователями..............352
Интегрирующие цифровые вольтметры и ПНК с преобразованием напряжения в частоту импульсов...............357
Цифровой интегрирующий вольтметр с преобразованием интеграла напряжения в интервал времени (цифровой вольтметр с двухтактным интегрированием) . ..............359
Интегральные отечественные АЦП двухтактного интегрирования на микросхеме К572ПВ2.........•........365
Комбинированные цифровые вольтметры с частотными и временными преобразователями.................. 366
Прецизионные цифровые вольтметры многотактного интегрирования 366
Получение полиномианальиых зависимостей методом многотактного интегрирования ................. 369
Анализ динамических погрешностей приборов с частотными и временными преобразователями................370
8.4. Цифровые измерители комплексных параметров электрических цепей на основе прямого преобразования в напряжение или ток двухтактного интегрирования . .................372
8.5. Цифровые измерители сопротивления, емкости и добротности, в которых используются свойства затухающих процессов.......377
8.6. Подавление помех в цифровых измерительных приборах . . . 380
Глава 9. Цифровые измерительные приборы следящего уравновешивания 39.3
9.1. Погрешности...................394
Статические погрешности ............. 894
Динамические погрешности ...............395
9.2. Алгоритмы уравновешивания, или способы отработки ступенчатой компенсирующей величины. Время отработки..........396
Равномерно-ступенчатый способ отработки, или алгоритм «исчерпывания» .................... 397
Способ отработки от старшей декады с приближением снизу . . . 397
9.3. Цифровые приборы следящего уравновешивания со ступенчатым изменением компенсирующей величины............ 399
Цифровые приборы следящего уравновешивания с равномерно-ступенчатым изменением компенсирующей величины .......400
ЦИП с реверсивными счетчиками импульсов .......400
Цифровой следящий быстродействующий частотомер, измеряющий мгновенную частоту................401
ЦИП с реверсивными двигателями............401
Цифровой следящий фазометр..............401
Интегральный следящий АЦП среднего тока в относительную разность импульсов..................402
АЦП следящего типа на интегральных микросхемах......403
Цифровые следящие приборы с неравномерно-ступенчатым изменением компенсирующей величины...............403
Следящие цифровые мосты переменного Тока..........405
Глава 10. Цифровые измерительные приборы развертывающегоуравновеши-вания .. . ..............................409
10.1. Погрешности..............411
Статические погрешности ..........411
Динамическая погрешность..............411
10.2. ЦИП развертывающего уравновешивания с линейным и равномерно-ступенчатым изменениями компенсирующей величины X .... 415
ЦИП развертывающего уравновешивания угла........415
Цифровые измерители расстояний между светящимися метками . 416
Квантующий развертывающий преобразователь угол — код . . . 417
Цифровой термометр ...............417
ЦИП развертывающего уравновешивания напряжения . .. . 418
АЦП время-импульсного преобразования на интегральных К микросхемах .................I .
Цифровые вольтметры развертывающего уравновешивания /с^р«1Г^ номерно-ступенчатым изменением UK..........421
10.3. Цифровые приборы с неравномерно-ступенчатым изменением компенсирующей величины, или цифровые приборы поразрядного уравновешивания .....................422
АЦП поразрядного уравновешивания на интегральных микросхемах......................424
АЦП конвейерного типа ...............424
Цифровые мосты постоянного тока поразрядного уравновешивания . 426
Цифровые автоматические мосты переменного тока с координированным уравновешиванием . ........ .....428
Глава 11. Цифровые измерительные приборы с пред включенными измерительными преобразователями.........................428
11.1. Цифровые ваттметры и счетчики электрической энергии.....429
11.2. Цифровые приборы для измерения характеристик магнитных полей и магнитных материалов................433
11.3. Цифровые измерительные температуры...........437
11.4. Цифровые весоизмерительные устройства.........440
11.5. Цифровые измерители угловых и линейных перемещений .... 442
Основные принципы квантования, используемые в кодирующих преобразователях перемещений...............444
Основные методы автоматического измерения и типы кодирующих преобразователей угловых и линейных перемещений.......446
Классификация интерполирующих устройств кодирующих преобразователей угловых и линейных перемещений.........449
Погрешности считывания пространственных кодирующих преобразователей .....................449
11.6. Цифровые измерители нелинейных искажений, амплитудные модулометры, анализаторы спектра и осдиллографы......... 452
Цифровые измерители нелинейных искажений........452
Цифровой амплитудный модулометр............453
Цифровые анализаторы спектра.............453
Глава 12. Основные вопросы проектирования и поверки цифровых измерительных приборов...........................456
12.1. Основные принципы создания новых средств измерений.....457
12.2. Основные этапы проектирования ЦИГТ...........409
12.3. Основы синтеза цифровых автоматов ЦИП . ........451
Методика синтеза цифровых автоматов ЦИП.........462
Пример синтеза цифрового автомата цифрового частотомера . . 463
Пример синтеза цифрового автомата цифрового вольтметра двухтактного интегрирования
12.4. Применение микропроцессоров в цифровых измерительных приборах 471
Примеры использования микропроцессоров в стру ктурах ЦИП . . . 474
Аналого-цифро-аналоговые микропроцессоры........ 480
12.5. Методы и средства для поверки АЦП и ЦАП.... . . .482
Методы поверки аналого-цифровых преобразователей..... 482
Методы поверки цифро-аналоговых преобразователей ..... 483
Измерительно-вычислительные комплексы и автоматические устройства для поверки АЦП и ЦАП..............484
Автоматические устройства для поверки дифференциальной нелинейности и нелинейности ЦАП..............485
12.6. Интерфейсы ЦИП.................. 486
Приложение.................... 489
Список литературы................... 492
Предметный указатель....................494

...

Похожие книги: