Appareils de mesure numériques : avantages et inconvénients, principe de fonctionnement
La mesure numérique est l'un des moyens les plus révolutionnaires de mesurer diverses grandeurs physiques tout au long de l'histoire de l'humanité. On peut dire qu'en général, depuis l'avènement du numérique, l'importance de ce type d'appareil a largement déterminé l'avenir de toute notre existence.
Tous les appareils de mesure sont divisés en analogique et numérique.
Les compteurs numériques ont une vitesse de réponse élevée et une classe de précision élevée. Ils sont utilisés pour mesurer une large gamme de grandeurs électriques et non électriques.
Contrairement aux appareils numériques analogiques, ils ne stockent pas les données mesurées et ne sont pas compatibles avec les appareils numériques à microprocesseur. Pour cette raison, il est nécessaire d'enregistrer chaque mesure effectuée avec lui, ce qui peut être fastidieux et chronophage.
Le principal inconvénient des compteurs numériques est qu'ils nécessitent une source d'alimentation externe ou une batterie chargée après un certain temps.De plus, la précision, la vitesse et l'efficacité des appareils numériques les rendent plus chers que les appareils analogiques.
Appareils de mesure numériques - appareils dans lesquels la valeur analogique d'entrée mesurée X est automatiquement comparée empiriquement avec des valeurs discrètes de la valeur connue (échantillon) N et les résultats de mesure sont donnés sous forme numérique (En quoi les signaux analogiques, discrets et numériques sont-ils différents ?).
Schéma fonctionnel d'un voltmètre numérique
Lors de l'exécution d'opérations comparatives dans des instruments de mesure numériques, le niveau et le temps des valeurs des grandeurs mesurées continues sont quantifiés. Le résultat de la mesure (équivalent numérique de la valeur mesurée) est formé après avoir effectué des opérations de codage numérique et est présenté dans un code sélectionné (décimal pour l'affichage ou binaire pour un traitement ultérieur).
Posemètre numérique
Les opérations de comparaison dans les appareils de mesure numériques sont effectuées par des appareils de comparaison spéciaux. Habituellement, le résultat final de la mesure dans de tels dispositifs est obtenu après stockage et certain traitement des résultats d'opérations séparées pour comparer la valeur analogique X avec différentes valeurs discrètes de la valeur d'échantillon N (comparaison de fractions connues de X avec N de même valeur peut aussi être do).
L'équivalent numérique de X est présenté à l'appareil de mesure au moyen de dispositifs de sortie sous une forme adaptée à la perception (affichage numérique) et, si nécessaire, sous une forme adaptée à l'entrée dans un calculateur électronique (ordinateur) ou dans un système de contrôle automatique (automates numériques, automates programmables, relais intelligents, convertisseurs de fréquence).Dans le second cas, les appareils sont le plus souvent appelés capteurs numériques.
Nonomètre numérique
En général, les appareils de mesure numériques contiennent des convertisseurs analogique-numérique, une unité pour générer une valeur de référence N ou un ensemble de valeurs prédéfinies de N, des comparateurs, des dispositifs logiques et des dispositifs de sortie.
Les appareils de mesure numériques automatiques doivent avoir un appareil qui contrôle le fonctionnement de leurs unités fonctionnelles.En plus des blocs fonctionnels nécessaires, l'appareil peut contenir des convertisseurs supplémentaires, par exemple, de valeurs continues X en valeurs continues intermédiaires.
De tels convertisseurs sont utilisés dans les instruments de mesure où l'intermédiaire X peut être plus facilement mesuré que l'original. La conversion de X en grandeurs électriques est souvent utilisée lors de la mesure de diverses grandeurs non électriques, à leur tour les grandeurs électriques sont souvent représentées par des intervalles de temps équivalents, et ainsi de suite.
Voir également:
Convertisseurs analogique-numérique (ADC) sont des appareils qui acceptent les signaux analogiques d'entrée et, par conséquent, leurs signaux numériques de sortie, adaptés pour travailler avec des ordinateurs et d'autres appareils numériques, c'est-à-dire. généralement, le signal physique est d'abord converti en analogique (similaire au signal d'origine), puis le signal analogique est converti en numérique.
Les compteurs numériques utilisent une variété de méthodes de mesure automatiques et de circuits de mesure. Un n distinct détermine principalement la spécificité des méthodes de comparaison.
X et N peuvent être comparés par des méthodes d'équilibrage et d'appariement. Dans la première méthode, l'évolution des valeurs de N est contrôlée jusqu'à ce que l'égalité (avec erreur de discrétion) des valeurs de X dans N ou les effets produits par celles-ci soit assurée. Selon la deuxième méthode, toutes les valeurs de N sont comparées simultanément à X, et la valeur de X est déterminée par la valeur qui lui correspond (avec une erreur de discrétion) n.
Dans la méthode d'appariement, plusieurs comparateurs sont généralement utilisés simultanément, ou X a la capacité d'agir sur un appareil commun qui lit la valeur N qui lui correspond.
Une distinction est faite entre les méthodes de suivi, de balayage et d'équilibrage au niveau du bit, ainsi que les méthodes de suivi de comptage ou de lecture de suivi, le comptage périodique ou le comptage périodique des résultats de comparaison.
Multimètre digital
Les premiers instruments de mesure numériques de l'histoire étaient des systèmes de codage spatial.
Dans ces appareils (capteurs), conformément au schéma de mesure, la valeur mesurée est convertie à l'aide d'un convertisseur analogique en un mouvement linéaire ou un angle de rotation.
De plus, dans le convertisseur analogique-numérique, le déplacement ou l'angle de rotation résultant est codé à l'aide d'un masque de code spécial, qui est appliqué à des disques de code spéciaux, des tambours, des règles, des plaques, des tubes à rayons cathodiques, etc.
Les masques créent des symboles (0 ou 1) du code du nombre N sous la forme de régions conductrices et non conductrices, transparentes et opaques, magnétiques et non magnétiques, etc. De ces zones, des lecteurs spéciaux suppriment le code saisi.
La méthode la plus courante pour supprimer les erreurs d'ambiguïté est basée sur l'utilisation de codes cycliques spéciaux, où les nombres adjacents ne diffèrent que d'un bit, c'est-à-dire l'erreur de lecture ne peut pas dépasser le pas de quantification. Ceci est réalisé en raison du fait que lorsque chaque numéro est modifié par un dans le code cyclique, un seul caractère est modifié (par exemple, le code Gray est utilisé).
Encodeur numérique
Selon la mise en œuvre du codeur, les transducteurs de codage spatial peuvent être divisés en transducteurs à contact, magnétiques, inductifs, capacitifs et photoélectriques (voir — Comment les encodeurs fonctionnent et fonctionnent).
Exemples de compteurs numériques :