ЦИФРОВЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ

В практике электрических измерений все шире используются цифровые методы и средства преобразования, хранения, обработ­ки, передачи и представления информации. Цифровые инструменты активно вытесняют аналоговые средства при измерении самых раз­ных физических величин. Сегодня в мире в различных областях человеческой деятельности (в том числе и в быту) успешно ис­пользуются миллиарды (!) цифровых средств измерений, решаю­щих самые разнообразные задачи статических и динамических из­мерений различных физических величин (как электрических, так и неэлектрических). Широко применяются цифровые вольтметры, мультиметры, частотомеры, омметры, ваттметры, контактные и бесконтактные термометры, расходомеры, тахометры, маномет­ры, анемометры, измерители относительной влажности, освещен­ности, цифровые регистраторы, осциллографы, анализаторы раз­личных параметров, компьютерные измерительные устройства, комплексы, системы и др.

С развитием микроэлектронных технологий, вычислительной техники, с увеличением серийности выпуска цифрового измери­тельного оборудования цены на него, естественно, снижаются, что приводит к все большей доступности и распространенности цифровых средств статических и динамических измерений, к бо­лее широкому применению сложных динамических моделей объек­тов исследования и процессов, использованию все более произво­дительных алгоритмов автоматического преобразования, передачи и представления информации.

Во всем многообразии цифровых средств измерений наиболь­ший интерес для нас представляют две большие группы (два вида СИ): измерительные приборы и измерительные преобразователи. Первую группу составляют автономные, сравнительно медленно действующие цифровые измерительные приборы, предназначен­ные в основном для статических однократных измерений, выпол­няемых вручную оператором (пользователем). Вторая группа - это различные цифровые измерительные преобразователи, предназ­наченные для работы в составе информационно-измерительных систем, измерительно-вычислительных комплексов, автоматизи­рованных измерительных установок. Они обладают, как правило, высоким быстродействием или имеют другие специальные харак­теристики и функциональные возможности.

Довольно широко распространены цифровые регистрирующие измерительные приборы и преобразователи, обеспечивающие воз­можности длительной регистрации процессов (от нескольких су­ток до месяцев и даже лет), последующей переписи больших заре­гистрированных массивов в память персонального компьютера для автоматической обработки с помощью специального программ­ного обеспечения (см. ниже).

В данном подразделе рассмотрим варианты организации основ­ной (общей для всех цифровых СИ) процедуры - аналого-циф­рового преобразования; а также особенности построения и приме­нения представителей первой группы - цифровых измерительных приборов (ЦИП), которые, в отличие от измерительных преобра­зователей, предназначены в основном для работы с человеком. По всем основным показателям ЦИП превосходят аналоговые измерительные приборы, у них гораздо более высокие метрологичес­кие и эксплуатационные характеристики. Правда, стоимость боль­шинства ЦИП пока выше, чем аналоговых приборов.

Современные ЦИП представляют собой высокопроизводитель­ные интеллектуальные средства исследования объектов и процессов, поскольку строятся на основе микропроцессорной техники. Структу­ры ЦИП, предназначенных для измерения различных физических величин, во многом схожи. Различия между ними сосредоточены в основном во входных узлах приборов, т.е. там, где происходят пре­образования конкретных величин в унифицированный сигнал.