Перейти к контенту

Вольтметр с время-импульсным преобразованием


19 сообщений в этой теме

Рекомендуемые сообщения

Здравствуйте уважаемые метрологи! :) Уже не один день ищу ответ на этот вопрос, сам не метролог, поэтому не судите строго.. с предметом этим почти расквитался, но вот это осилить ну никак не могу.. если кто поможет, буду премного благодарен! :) а задача такова:

"При измерении известного с высокой точностью напряжения,равного 2,500 В,цифровой вольтметр с время-импульсным преобразованием показал 2,418 В.скажите причину несоответствия показания измеряемому параметру и предложите способ устранения систематической составляющей погрешности измерения напряжения цифрового вольтметра при постоянной частоте следования счетных импульсов равной 1МГц."

Ну причину несоответствия нашёл, это ладно, мне ее не надо, мне нужен только способ устранения погрешности, я так понимаю что там нужно что-то со скоростью и частотой сотворить, а вот что именно.. не знаю =(((

Изменено пользователем Metr
Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
предложите способ устранения систематической составляющей погрешности измерения напряжения цифрового вольтметра

Простейший способ - метод образцовых мер. Заключается в введении поправки в результат измерений, т.е. каждый результат измерений следует умножить на 2500/2418

при постоянной частоте следования счетных импульсов равной 1МГц

Пока не понял, как влияет частота следования импульсов на результат измерений напряжения?

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты

Каков вопрос, таков и ответ!

Это я к чему?

Вопрос задали метрологам - соответственно ответ - ввести поправку на 2500/2418.

Но на самом деле вопрос из области схемотехники ( а не метрологиии) по принципу работы

вольтметра с время-импульсным преобразованием и каким образом в них можно устранять аппаратно

систематическую составляющую погрешности измерения. Отсюда и зависимость от частоты следования

импульсов.

Ну причину несоответствия нашёл, это ладно, мне ее не надо, мне нужен только способ устранения погрешности, я так понимаю что там нужно что-то со скоростью и частотой сотворить, а вот что именно.. не знаю =(((

Ну если причину поняли, остался один шаг в устранении этой причины......

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

мне нужен только способ устранения погрешности, я так понимаю что там нужно что-то со скоростью и частотой сотворить, а вот что именно.. не знаю =(((

Согласен с Дмитрием Борисовичем. Отвечу как метролог.

Способы устранения систематических погрешностей:

1.Метод замещения

2.Метод противопоставления

3.Метод рандомизации

4.Метод симметричных наблюдений

5.Графический метод

6.Метод анализа знаков

Изменено пользователем Artem
Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
Но на самом деле вопрос из области схемотехники ... по принципу работы

вольтметра с время-импульсным преобразованием и каким образом в них можно устранять аппаратно систематическую составляющую погрешности измерения. Отсюда и зависимость от частоты следования импульсов.

Тогда схемку, пожалуйста. Или хотя бы принцип преобразования - однотактный, двухтактный или многотактный ПНВ? или ПНЧ? Или дельта-сигма преобразование? В любом случае - простейший способ - "подкрутить" опору

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
Пока не понял, как влияет частота следования импульсов на результат измерений напряжения?
Или хотя бы принцип преобразования - однотактный, двухтактный или многотактный ПНВ? или ПНЧ? Или дельта-сигма преобразование?

Уважаемые СПЕЦИАЛИСТЫ МЕТРОЛОГИ!!!!!!

Это задача 3-его курса радиотехнических специальностей, специальности " информационно-измерительная техника"

Цифровой вольтметр с время-импульсным преобразованием основан на преобразовании напряжения в

интервал времени, с последующим его измерением импульсами известной частоты.

В любом случае - простейший способ - "подкрутить" опору

В общем принципе построении этих вольтметров у них нет "ОПОРЫ".

У них есть ГЛИН (генератор линейно изменяющегося напряжения), компаратор, генератор фиксированной

частоты, счетчик. ВСЕ!

Что "подкручивать" будем???

Вот этот вопрос и задал студент..................

Но он уже почти сам разобрался -Ну причину несоответствия нашёл, это ладно, мне ее не надо, мне нужен только способ устранения погрешности, я так понимаю что там нужно что-то со скоростью и частотой сотворить

И схемку выкладывать не нужно :rolleyes:

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
В общем принципе построении этих вольтметров у них нет "ОПОРЫ".

У них есть ГЛИН (генератор линейно изменяющегося напряжения), компаратор, генератор фиксированной частоты, счетчик. ВСЕ!

Что "подкручивать" будем???

В любом вольтметре с время-импульсным преобразованием две меры - две опоры: напряжения (или тока) и времени (или частоты).

Что касается ГЛИН, то обычно, как Вы, уверен, знаете, они основаны на интегрировании постоянного тока, который и является одной из ОПОР. Подкрутить можно один из подстроечных резистров.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты

В общей структуре построения вольтметра с время-импульсным преобразованием опоры нет.

Есть генератор ( стабильный - кварцевый) фиксированной частоты. В нашем случае 1МГц.

И из вопроса видно что она не может меняться.

Есть ГЛИН, начало которого запускает счетчик, который в свою очередь останавливает ГЛИН и счетчик

в момент равенства входного ( измеряемого) напряжения и напряжения ГЛИН.

Показания счетчика пропорциональны входному (измеряемому) напряжению.

Как устроен ГЛИН, как можно изменять его параметры ( скорость нарастания - вот и дал ответ), в этом

и задача студента. Схем построения ГЛИН от аналоговых до цифровых - сотни!

В этом и выбор студента!

Но в прямом смысле, как например в АЦП двойного интегрирования или любого другого АЦП в вольтметре с время-импульсным преобразованием опоры нет. И в этом его недостаток. Нужно придумавать

дополнительные схемные решения для переодической калибровки и компенсации температурных и

временных уходов и т.д. В этом и смысл изучения таких вольтметров. На практике сейчас врядли Вы

их найдете. Как отдельные СИ. Встроенными (для внутреннего контроля или диагностики, однопредельные) - сколько угодно.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
В общей структуре построения вольтметра с время-импульсным преобразованием опоры нет.

Если вольтметр - средство измерений, то должен хранить размер единицы величины :excl:

Если речь идёт о вольтметре с двухтактным интегрированием, то он содержит 2 меры (хранящие размер единицы величины): первая - мера интервала времени, т.к. длительность первого такта должна быть кратна периоду помехи, скажем 20 мс, что обычно реализуется с помощью кварцевого генератора, о чём Вы упоминаете. Почему-то Вы говорите о кварцевом генераторе, а не об обычном RC-генераторе ;)

Второй мерой является источник стабильного тока, с помощью которого заряжается конденсатор.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
Если вольтметр - средство измерений, то должен хранить размер единицы величины

Ну мы начинаем продвигаться в дебри терминологии.

Если подробно (МИ 2247-93), то Средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или)

хранящее единицу физической величины, размер которой принимается неизменным ( в пределах установленной погрешности) в течении известного интервала времени.

Т.е. не обязательно ХРАНИТЬ, может ВОСПРОИЗВОДИТЬ.

В вольтметрах с время-импульсным преобразованием "опорой" является скорость нарастания ГЛИН.

Чтобы обеспечить стабильность работы необходим стабильный генератор счетных импульсов ( кварц) и

стабильный ГЛИН. При калибровке ( в смысле регулировке при выпуске или перед проведением поверки)

проводится установка скорости нарастания ГЛИН , для достижения заданной погрешности измерения.

Это может быть выполнено с помощью внешнего образцового прибора.

С этого и начался вопрос студента:"При измерении известного с высокой точностью напряжения,равного 2,500 В,цифровой вольтметр с время-импульсным преобразованием показал 2,418 В"

Почему-то Вы говорите о кварцевом генераторе, а не об обычном RC-генераторе

Да потомучто что в данном типе вольтметра стабильность счетных импульсов напрямую связано с погрешностью измерения.

Совсем другое дело в вольтметрах на базе двухтактного интегрирующего АЦП.

Там появляется источноик опорного напряжения и происходит два такта ( небудем рассматривать еще

у некоторых микросхем такты компенсации дрейфа нуля) - интегрирование входного напряжения и

деинтегрирование напряжения опоры. Поэтому можно для счета использовать RC-генератор. Главное

обеспечить стабильность интегрирующих цепей. Мера интервала времени - отсутствует.

Расчет интегрирующей цепи производится исходя из опорного напряжения и предела преобразования

АЦП ( чтобы интегратор не "перегружался", а счетчик "не переполнялся"). То что Вы приводите пример

20мс ( кратность 50Гц) не обязательное требование для АЦП двойного интегрирования . Могут быть и

другие значения. Это просто существенное достоинство данного вида АЦП что он имеет очень высокое подавление помех на некоторых частотах. Иногда требуется подавить помеху и не 50Гц.

Но это все к чему????

Вопрос то о вольтметре с время-импульсным преобразованием :wacko:

опорного

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
В вольтметрах с время-импульсным преобразованием "опорой" является скорость нарастания ГЛИН.

Вот именно СКОРОСТЬ. Т.е. предполагается, что скорость известна. А скорость всегда регламентируется двумя величинами. В данном случае вольты в секунду.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • 1 месяц спустя...
  • Специалисты
Если вольтметр - средство измерений, то должен хранить размер единицы величины :excl:

Если речь идёт о вольтметре с двухтактным интегрированием, то он содержит 2 меры (хранящие размер единицы величины): первая - мера интервала времени, т.к. длительность первого такта должна быть кратна периоду помехи, скажем 20 мс, что обычно реализуется с помощью кварцевого генератора, о чём Вы упоминаете. Почему-то Вы говорите о кварцевом генераторе, а не об обычном RC-генераторе ;)

Второй мерой является источник стабильного тока, с помощью которого заряжается конденсатор.

Неа. Второй мерой является источник стабильного НАПРЯЖЕНИЯ, который на время второго такта подключается на вход ИТУНа, дающего ток на конденсатор (во время первого на вход того же ИТУНа подаётся измеряемое напряжение).

Изменено пользователем Некролог
Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
Второй мерой является источник стабильного НАПРЯЖЕНИЯ, который на время первого такта подключается на вход ИТУНа, дающего ток на конденсатор (во время второго на вход ИТУНа подаётся измеряемое напряжение).

Сами же пишете, что конденсатор заряжается током. Просто есть несколько модификаций ГЛИН. В некоторых из них заряд осуществляется с помощью источника опорного тока, а в некоторых этот самый опорный ток (стабильный ток, мера тока) реализуется с помощью источника опорного напряжения и резистора - в Вашей терминологии - ИТУНа - источника тока, управляемого напряжением

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
Сами же пишете, что конденсатор заряжается током. Просто есть несколько модификаций ГЛИН. В некоторых из них заряд осуществляется с помощью источника опорного тока, а в некоторых этот самый опорный ток (стабильный ток, мера тока) реализуется с помощью источника опорного напряжения и резистора - в Вашей терминологии - ИТУНа - источника тока, управляемого напряжением

Давайте по порядку.

Опорным параметром является не ток, а напряжение. Почему? Потому что у нас ВОЛЬТМЕТР! ИТУН (в качестве которого практически всегда выступает резистор в более или менее классической интегрирующей схеме), конденсатор и время-импульсный преобразователь - это, внутри прибора - КОМПАРАТОР. МЕРА же - источник опорного НАПРЯЖЕНИЯ. Компаратор сравнивает опору и входной сигнал. То, что он это делает путём преобразования как той, так и другого в ток, заряда и потом разряда этими токами конденсатора, и сравнения времени заряда и времени разряда "частотомерным методом" - это уже несущественно. Важно, что долговременная стабильность коэффициента преобразования напряжения в ток в ИТУНе не важна - если резистор уплыл, то уплывёт только скорость, с которой в течение второго такта разрядится конденсатор, но точно так же уплывёт она для первого такта при заряде, ведь в нём используется тот же резистор! Ток уплыл на 0,1% - а показания не изменились и на 0,001%. То же самое справедливо для долговременной стабильности ёмкости конденсатора (не будем говорить об его диэлектрической абсорбции, в приборах высшего класса точности это длинная и печальная история ;) ) - она для точности работы мало важна. И для частоты опорника "частотомера".

Вот если бы мы измеряли таким образом ток, т.е. не через шунт, а непосредственно подавая на конденсатор (это реально делается в конденсаторных электрометрах, могу путать в названии, в общем, в приборах для измерения сверхмалых токов, порядка фемтоампер) - тогда да, опорным параметром был бы ток.

А насчёт источника опорного тока в ВОЛЬТМЕТРЕ для именно измерения напряжения, и именно в АЦП двухтактного интегрирования - это нереально, ведь тогда пришлось бы в измерении напряжения зависеть от стабильности конденсатора и резистора. Более того, все эти источники строятся по принципу "источник опорного напряжения + резистор", глупо не использовать этот же резистор в первом такте. Разумеется, есть квантовые источники тока (на эффекте ЯМР), но они тяжёлые и в вольтметрах не применяются (и вообще мало где применяются, я таких вживую даже не видел).

Изменено пользователем Некролог
Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
если резистор уплыл, то уплывёт только скорость, с которой в течение второго такта разрядится конденсатор, но точно так же уплывёт она для первого такта при заряде, ведь в нём используется тот же резистор!

Это справедливо для двухтактного преобразователя напряжения в интервал времени (ПНВ).

В случае же однотактного ПНВ достаточно источника тока.

Выше уже писал, что в некоторых реализациях используются меры напряжения, а в других (и их большинство) - меры напряжения.

Никто же не виноват, что в качестве меры тока обычно используются мера напряжения и мера сопротивления :) , хотя и с различной схемотехникой, в том числе и на ОУ. Исключение составляет лишь источник тока на полевом транзисторе ...

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
Это справедливо для двухтактного преобразователя напряжения в интервал времени (ПНВ).

В случае же однотактного ПНВ достаточно источника тока.

....Исключение составляет лишь источник тока на полевом транзисторе ...

Про источник тока на полевом транзисторе - неа, его стабильность в комнатном диапазоне температур лучше 1% - уже удача. Такой хоккей нам не нужен. Можно ещё диоды-стабилизаторы тока вспомнить, но у них та же проблема. :mellow:

Про то, что я прав только для двухтактного интегрирующего вольтметра - так я ж и отвечал на Вашу фразу именно о нём, родимом :YES!: :

Если вольтметр - средство измерений, то должен хранить размер единицы величины :excl:

Если речь идёт о вольтметре с двухтактным интегрированием, то он содержит 2 меры (хранящие размер единицы величины): первая - мера интервала времени, т.к. длительность первого такта должна быть кратна периоду помехи, скажем 20 мс, что обычно реализуется с помощью кварцевого генератора, о чём Вы упоминаете. Почему-то Вы говорите о кварцевом генераторе, а не об обычном RC-генераторе ;)

Второй мерой является источник стабильного тока, с помощью которого заряжается конденсатор.

А про то, что мерой в вольтметре с однотактным ПНВ является ток и источник частоты - а что, ёмкость конденсатора, точно так же влияющая на результат измерения, уже не мера? Тогда уж все три влияющие величины называть мерой: и встроенный измеритель времени, и источник тока, и ёмкость конденсатора (последние два можно обозвать "мерой скорости нарастания напряжения"). И все три меры заради измерения одного напряжения - какая честь! ;)

Изменено пользователем Некролог
Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты

Уважаемый Некролог!

Мне кажется, развивать далее эту тему лишено смысла:

1. Автор получил ответ на вопрос и удалился.

2. Обсуждать схемотехнику ПНВ (или АЦП) в отсутствие конкретной схемы - зря тратить время.

3. В классическом варианте двухтактного ПНВ, о котором Вы говорите, действительно используется мера напряжения, а не мера тока.

4. Классический вариант двухтактного ПНВ обладает существенным недостатком: входное и опорное напряжение коммутируются с помощью переключателя, который стоит в цепи преобразования сигналов. Существуют и другие схемы, в которых входной сигнал не коммутируется, а постоянно подключен к входу интегратора. При этом заряд и разряд конденсатора осуществляются через различные резисторы и пр.

5. Вы против наличия трёх мер в АЦП на основе однотактного ПНВ? Пожалуйста. Ставьте тогда любой конденсатор и мучайтесь с обеспечением точности этого ПНВ :)

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
4. Классический вариант двухтактного ПНВ обладает существенным недостатком: входное и опорное напряжение коммутируются с помощью переключателя, который стоит в цепи преобразования сигналов. Существуют и другие схемы, в которых входной сигнал не коммутируется, а постоянно подключен к входу интегратора. При этом заряд и разряд конденсатора осуществляются через различные резисторы и пр.

4. И появляются другие проблемы с влиянием на ПГ этих "различных резисторов и пр.", а также того, что их коммутирует. Серебряной пули не существует. :rolleyes:

Изменено пользователем Некролог
Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Специалисты
Серебряной пули не существует.

Ок

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Присоединиться к обсуждению

Вы можете ответить сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас уже есть аккаунт, войдите, чтобы ответить от своего имени.

Гость
Ответить в этой теме...

×   Вы вставили отформатированный текст.   Удалить форматирование

  Допустимо не более 75 смайлов.

×   Ваша ссылка была автоматически заменена на медиа-контент.   Отображать как ссылку

×   Ваши публикации восстановлены.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

Загрузка...

Информация

  • Недавно просматривали   0 пользователей

    • Ни один зарегистрированный пользователь не просматривает эту страницу.

×
×
  • Создать...