Заметка про точность цифровых и аналоговых измерительный приборов
Всех приветствую! Появилось немного свободного времени и я решил опубликовать еще немного своих мыслей.
В последнее время набирают популярность электронные измерительные приборы. В этой заметке я не буду говорить о цифровых штангенциркулях и микрометрах, я порассуждаю о, например, вольтметрах.
На вольтметрах, как правило, пишут их точность. Например, у моего вольтметра, входящего в состав мультиметра, точность составляет 20 000 отсчетов. Это означает, что, например, между 1В и 2В можно различить двадцать тысяч вариантов. Также цифровой вольтметр имеет такой параметр, как частота обновления. Частоту обновления своего вольтметра я не знаю, примем ее за Х. Т.е., мой вольтметр измеряет напряжение и выводит его на экран Х раз в секунду.
Теперь разберемся со стрелочным прибором. Поскольку принцип его работы основан только на физических явлениях и никакие сложные микроконтроллеры ничего там внутри не вычисляют, разрядность аналогового измерителя бесконечно велика, равно как и частота обновления показаний.
То есть, абсолютно любым аналоговым вольтметром можно обнаружить "скачок" напряжения. Но, увы, самый простой вольтметр бесполезен при измерении маленьких изменений сигнала на большой шкале. Как вариант, можно сделать очень длинную стрелку, около метра в длину. Но, скорее всего, маленькие изменения сигнала попросту не сдвинут такую "саблю".
Вот тут-то на помощь приходят не самые простые стрелочные приборы. Я не уверен, выпускаются ли такие приборы промышленно, но этот принцип точно используется в некоторых отраслях науки и техники. Если к концу стрелки прикрепить зеркало (обозначено синим цветом на рисунке) и направить на него тонкий луч света (красный на рисунке), то мы получим невесомую стрелку, практически неограниченную по длине.
Получается, если экран разместить на расстоянии около 1 метра, то изменение входного сигнала на 0,1В вызовет перемещение стрелки на 1 см.
И на этом, я думаю, все. Я никогда не умел писать интересные концовки, будь то статья в Интернете или школьное сочинение, поэтому я просто оставлю свою заметку незавершенной.
Когда автор высказался на тему "точность измеряют в количестве отсчётов" мой внутренний метролог взоржал.
Эти ваши отсчёты - это чисто лажа от мракетолухов. Для того, чтобы действительно посчитать погрешность цифрового прибора нам нужно знать стабильность источника опорного напряжения (или тока - смотря какая у нас в приборе схема измерения), точность измерительных делителей на всех пределах, нелинейные погрешности в АЦП (их там несколько и даже не две) и ещё кучу всего.Если вы впилите супер-линейный и малошумящий АЦП на 18 бит с ИОН с точностью 0.01 вольт он вам один хрен будет показывать погоду на Марсе на всём, что будет меньше 0.01 вольта, потому что ИОН будет гулять.
Если у вас в мультиметре с последовательным АЦП на "20 тысяч отсчётов!!!(!)" будет хреновый источник тактового сигнала - то см. выше про погоду на Марсе.
Да, не забудьте обеспечить в обоих случаях высокостабильное и малошумящее питание - дешманский импульсник будет вам засирать пару младших значащих разрядов и плавать по температуре.
Касательно "аналоговых" приборов - все стрелочные приборы с прямым измерением вносят заметное изменение в параметры измеряемой цепи.
Т.е. для точных измерений нужен стрелочный прибор с предусилителем.
А это опять 25 - точность ИОНов и ИОТов, точность усилителей, делительных цепей.
Касаемо инерционности - в аналоговой технике есть такая штука как устройство выборки-хранения (УВХ) - если в измерительном приборе оно есть - он хоть стрелочный, хоть цифровой - покажет без проблем любой пиковый сигнал (само собой сигнал должен пролезать в полосу пропускания УВХ).
Сейчас с УВХ не заморачиваются - ставят быстродействующие АЦП.
P.S. Эти ваши 20 тысяч отсчётов, это всего навсего 14 с копейками бит. Угу, ваша звуковая карта в компьютере может измерить лучше, если её снабдить хорошим frontend.
частота обновления, если можно так назвать, у аналога зависит от инерционности системы - массы стрелки, рамки, и проч.абсолютно любым аналоговым вольтметром скачок напряжения продолжительностью скажем в микросекунду вы не обнаружите. у аналогов есть свои "узкие места" - например, диодный мост в схемах для переменки.
Ну не кустарно же они клепаются, в гаражах :) Такие приборы есть, например пондеромоторные измерители СВЧ-мощности, где в волноводе на кварцевой нити висит коромысло, поворачиваемое давлением излучения. Или, к примеру, разнообразные интерферометры.
Вы и началы пишете... не очень :) Без обид :)
Давайте сперва определимся, что мы измеряем(какой физический процесс, как быстро он протекает, какими явлениями сопровождается и с какой точностью нам надо его исследовать) и тогда можно будет планировать методику измерений. не надо сравнивать гусеничный тягач с мотоциклом-эндуро. та же мощность СВЧ может быть измерена калориметрически - просто это очень инерционный процесс.
круто..сейчас на мультиках с цениками в районе 15$ обычно 6000 отсчётов точность
обычно это 3-5 раз в сек для ЖК экрана
что указано в паспорте
вы забыли про магнитное поле + вес самой подвижной системы + она не герметична то есть ещё и воздух надо учитывать
По сути удлиннение стрелки- это как лупу поставить да шкалу дорисовать... точности это точно не даст... да и зачем? В стрелочных приборах всегда менялась чувствительность и шкала становилась крупнее )))
А что мешает аналоговому прибору иметь не стрелки, а индикатор?