ЦИФРОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

ЦИФРОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО средство
измерений, в к-ром значение измеряемой физ. величины автоматически представляется
в виде числа, индицируемого на цифровом отсчётном устройстве, или в виде
совокупности дискретных сигналов -кода. Ц. и. у. подразделяют на цифровые
измерительные
приборы и ц ифровые измерительные преобразователи.
Цифровые
измерит, приборы являются автономными устройствами, в к-рых значение измеряемой
величины автоматически представляется о виде числа на цифровом отсчётном
устройстве (ЦОУ); цифровые измерит, преобразователи не имеют ЦОУ, а результаты
измерений преобразуются в цифровой код для последующей передачи и обработки
в измерительно-информационных системах. Наибольшее распространение получили
Ц. и. у. для измерения элект-рич. величин (силы тока, напряжения, частоты
и др.); те же Ц. и. у. используют для измерения неэлектрич. величин (давления,
темп-ры, скорости, усилия и др.), предварительно преобразовав их в электрические.

Действие Ц. и. у. основано на дискретизации
(квантовании по уровню) и кодировании значения измеряемой физ. величины.
Кодированный сигнал выводится либо на ЦОУ, либо на аппаратуру передачи
и обработки данных. В ЦОУ кодированный результат измерения преобразуется
в число, выражаемое цифрами, обычно в общепринятой десятичной системе счисления.
Наиболее распространены ЦОУ с 2-9 цифрами (разрядами). В цифровых измерит,
приборах используют ЦОУ электрические, электронные, газоразрядные и на
жидких кристаллах. В группу электрич. ЦОУ входят световые табло, проекционные
и мозаичные ЦОУ, многоэлементные цифровые лампы и электролюминесцентные
ячейки. К газоразрядным и электроннолучевым ЦОУ относят цифровые индикаторные
лампы, декатроны, трохо-тронт и знаковые электроннолучевые трубки.
Наибольшее распространение получили ЦОУ на газоразрядных лампах благодаря
простому устройству, высокой надёжности и низкой стоимости.

Конструкция Ц. и. у., их точность и область
применения зависят от принципа, положенного в основу преобразования измеряемой
величины в код; распространены гл. обр. следующие осн. принципы построения
Ц. и. у.: считывания, последовательного счёта, поразрядного уравновешивания.

Принцип считывания (одного отсчёта) состоит
в том, что в "памяти" кодирующего устройства Ц. и. у. имеется набор
всех возможных для данного Ц. и. у. кодов; тот или иной код считывается
в зависимости от значения измеряемой величины. Обычно этот принцип используют
в Ц. и. у. механич. перемещений.

Напр., в Ц. и. у. для измерения угла поворота
вала в качестве кодирующего устройства обычно используют кодирующий диск
(или барабан), укрепляемый на валу. Измеряемый угол регистрируется по кодирующему
диску считывающим устройством, а результат считывания в виде кодированного
сигнала подаётся на ЦОУ.

В Ц. и. у., осн. на принципе последовательного
счёта,- измеряемая величина сравнивается с др. однородной величиной, получаемой
в результате сложения одинаковых приращений, число к-рых при равенстве
сравниваемых величин (с погрешностью до единичного приращения) принимается
за числовое значение измеряемой величины.

Такие Ц. и. у. применяются преим. для измерения
интервалов времени, частоты и др. физ. величин с промежуточным преобразованием
их в интервал времени. На рис. 1 показана схема такого Ц. и. у. Измеряемый
интервал времени Т ограничивается моментами появления
двух электрич. импульсов --"начало" и "конец". По этим импульсам формирователь
вырабатывает строб-импульс длительностью

Т,
к-рый поступает на один из входов совпадений схемы; на др. её вход
подаются импульсы с высокой частотой повторения f вырабатываемые
генератором опорных импульсов. Число импульсов пна
выходе схемы совпадений, подсчитанное счётчиком, равно nСУММА [fПри nчисло n
вычитания) предусматривает сравнение измеряемой
величины с др. однородной величиной, получаемой в результате суммирования
различных по величине приращений, всегда одних и тех же для данного Ц.
и. у. Сумма приращений компенсирующей величины (с погрешностью до наименьшего
приращения) принимается за числовое значение измеряемой величины (так же,
напр., как при взвешивании на обычных рычажных весах массу тела
определяют по номиналам масс уравновешивающих его гирь). Принцип поразрядного
уравновешивания используется гл. обр. в Ц. и. у. для измерения электрич.
величин (напряжения и силы постоянного тока, сопротивления и др.), а также
нек-рых неэлектрич. величин, предварительно преобразованных в электрические.
На рис. 2 показана схема цифрового вольтметра постоянного тока.

Рис. 1. Схема цифрового измерительного
устройства для измерения временных интервалов: ФС - формирователь строба-импульса;
И - схема совпадения; ГОИ - генератор опорных импульсов; СЧ - счётчик импульсов;
ОУ - от-счётное устройство; Гх- измеряемый интервал времени; f0- частота
повторения опорных импульсов; nу- число импульсов, уложившихся в интервал
времени Т

Рис. 2. Схема цифрового вольтметра постоянного
тока: СУ - сравнивающее устройство; ФКН - формирователь компенсирующего
напряжения; ПЗУ - программное _ запоминающее устройство; ОУ - отсчётное
устройство; UU-
компенсирующее напряжение.

Измеряемое напряжение Ux поступает
на один из входов сравнивающего устройства; на др. его вход подаётся компенсирующее
напряжение Uот формирователя компенсирующего напряжения
с программным управлением. Сравнивающее устройство вырабатывает один из
двух взаимоисключающих сигналов: U Uх или Uк =<Ux. По сигналу
Uк=Uх

устройство управления выдает команду формирователю
на увеличение Uк на следующее приращение. По сигналу UUустройство
управления даёт формирователю команду снять последнее из приращений и заменить
его меньшим приращением. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не наступит
увеличение UK. на наименьшее приращение, возможное для данного формирователя.
После этого в устройстве управления вырабатывается код, соответствующий
полной сумме приращений, к-рый и подаётся на отсчётное устройство.

Лит.: Швецкий Б. И. Электронные
измерительные приборы с цифровым отсчётом, 2 изд., К., 1970; Ш к у р и
н Г. П., Справочник по электро- и электронно-измерительным приборам, М.,
1972; Орнатский П. П., Автоматические измерения и приборы, 3 изд.. К.,
1973; Ш л я н д и н В. М., Цифровые измерительные преобразователи и приборы,
М., 1973; Электрические измерения, под ред. А. В. Фремке, 14 изд., Л.,
1973; Г и т и с Э. И., Преобразователи информации для электронных цифровых
вычислительных устройств, 3 изд., М., 1975. Н. Н. Вострокнутов.