Метод дискретного счета

В основу работы цифровых средств измерения параметров двухполюсников, реализующих метод дискретного счета, положено преобразование измеряемого параметра в пропорциональный интервал времени и измерение этого интервала путем заполнения его счетными импульсами.

Для этого используются закономерности апериодического процесса, возникающего при подключении заряженного конденсатора или катушки с током (индуктивности) к образцовому резистору. При измерении активного сопротивления используется процесс разряда образцового конденсатора через измеряемый резистор. Наибольшее применение метод дискретного счета нашел при создании цифровых измерителей емкости и сопротивления.

Структурная схема цифрового измерителя емкости и сопротивления приведена на рис. 4.32.

Рис. 4.32. Цифровой прибор для измерения емкости и сопротивления

Принцип работы прибора. Перед началом измерения ключ (Кл) находится в положении 1 и конденсатор C_x заряжается через ограничительный резистор R до напряжения источника U. В момент начала измерения t ₁ (см. рис. 4.32) управляющее устройство (УУ) вырабатывает импульс, который сбрасывает предыдущее показание счетчика импульсов (Сч), открывает электронный ключ (ЭК) и переводит ключ (Кл) в положение 2. Конденсатор C_x начинает разряжаться через образцовый резистор R _обр по экспоненциальному закону (рис. 4.33),

,

где – постоянная времени цепи разряда.

В момент t ₁ импульсы генератора импульсов (ГИ), следующие с частотой f ₀, начинают поступать на вход счетчика импульсов (Сч).

Через интервал времени t напряжение на конденсаторе принимает значение

.

Напряжение U_C подается на один из входов сравнивающего устройства (СУ), ко второму входу устройства подводится напряжение U_R, снимаемое с резистора R ₂ делителя, состоящего из резисторов R ₁ и R ₂.

Если подобрать резисторы R ₁ и R ₂ так, чтобы напряжение U_R было равно 0,37 U, то в момент t ₂ равенства напряжений U_C и U_R на входе сравнивающего устройства возникает второй импульс, который закрывает электронный ключ и счетчик прекращает подсчет импульсов (рис. 4.33).

Если за время t ₂ – t ₁ = t на счетчик поступило N импульсов, то можно записать .

Поскольку t = R _обр C_x, то при фиксированных значениях f ₀ и R _обр

,

т.е. измеряемая емкость прямо пропорциональна показанию счетчика, и счетчик может быть отградуирован в единицах емкости.

Рис. 4.33. Временные диаграммы прибора при измерении емкости

Аналогичным образом измеряется сопротивление резистора с применением образцового конденсатора C _обр,

.

Приборы для измерения параметров электрических цепей, использующие метод дискретного счета, обеспечивают сравнительно малую погрешность измерения (0,1…0,2 %).

К недостаткам таких приборов можно отнести невозможность измерения параметров на рабочей частоте.