Читать онлайн «Большая энциклопедия техники». Страница 325

Газоразрядные лампы с наличием небольшого количества катодов, каждый из которых представляет собой форму одного из отображаемых знаков, также в лампе имеется анод, являющийся сеткой. Газоразрядная цифровая индикаторная лампа заполняется неоном с использованием давления, соответствующего нескольким десяткам миллиметров рт. ст. Также для увеличения стабильности свойств применяется включение в лампу паров ртути.

Визуальная индикация знаков осуществляется катодным слоем тлеющего разряда, который образуется в результате напряжения, равносильного величине зажигания разряда, и происходит во взаимосвязи анода и одного катода. Цепь анода обеспечивается током, способным обеспечивать свечение, которое может полностью осветить поверхность катода.

Для переключения катодов предусмотрены коммутирующие приспособления, являющиеся механическими переключателями, реле, электромеханическими или электронными коммутаторами, также они могут оснащаться усилительными приспособлениями. Газоразрядные лампы производятся различных типов, отличаются электрическими параметрами, например рабочим током, напряжением зажигания, способностью отображать знаки различного размера. Также существуют лампы с торцевой или боковой индикацией, отличающиеся по своим размерам, по форме баллона и по другим свойствам.

Многозарядные цифровые индикаторные лампы представляют собой сочетание в одном баллоне некоторого количества индикаторов, разработаны для снижения размеров индикационных блоков.

Вакуумные цифровые индикаторные лампы основаны на катодолюминесценции для произведения индикации, также могут использоваться для создания такого типа ламп другие явления.

Отличаются долгим сроком службы, который может доходить до 10 000 ч, надежностью при эксплуатации, потреблением небольшой мощности при напряжении примерно в 100 В.

Недостатком газоразрядных цифровых индикаторных ламп считается отсутствие прямого координирования с низковольтными приспособлениями. Они разработаны на транзисторах и интегральных схемах в связи с возникновением высоких значений напряжений, необходимых для произведения управления лампой.

Основное место применения цифровых индикаторных ламп – это цифровые измерительные приборы, вычислительные приспособления, пульты управления.

Представляет собой измерительный прибор, используемый для произведения измерения непрерывных физических величин, например силы тока, электростатического сопротивления, напряжения. Основан на автоматической трансформации непрерывных величин в дискретные сигналы, которые выводятся на цифровой индикатор в числовом выражении, соответствующем результатам исследования с заданной точностью.

Цифровые приборы оснащаются светодиодным дисплеем или вакуумным люминесцентным, а также жидкокристаллическим дисплеем. Приборы разработаны на основе микропроцессора, достаточно простой вариант цифрового прибора представляет собой сочетание микропроцессора с аналого-цифровым преобразователем на единой интегральной схеме.

Достаточно часто приборы подсоединяются к компьютеру, который выполняет функции переключения измерительных характеристик цифрового прибора, также управляет командами обработки данных.

Дискретизация сигнала по времени создается в результате быстрого измерения сигнала в нескольких моментах времени, затем производится сохранение полученных величин на время трансформации в цифровой вид. Исследуемые данные представляются на дисплее как кривая формой сигнала.

В результате возведения данных в квадрат появляется возможность определения времени нарастания, максимального значения, среднего значения относительно времени, частотного спектра. Временная зависимость дискретизации находится при помощи одного периода сигнала, а также с использованием последовательности повторяющихся этапов.

Аналого-цифровые преобразователи подразделяются на интегрирующие, последовательного приближения, параллельные. Интегрирующий аналогоцифровой преобразователь создает усреднение входного сигнала по времени, затрачивает на трансформацию от 0,001 до 50 с, погрешность определяется в диапазоне 0,1—0,0003%, считается самым медленным, но наиболее точным. Аналого-цифровой преобразователь последовательного приближения затрачивает время примерно 10 мкс – 1 мс, погрешность вычислений составляет 0,4—0,002%, преобразователи параллельного типа являются наиболее быстрыми из всех, поэтому способны производить трансформацию в течение 0,5 нс, при этом погрешность представляет собой диапазон 0,4—2%.

Цифровые приборы используются для измерения квазистатического значения величины, создавая его цифровую форму.

Частотомер – прибор, предназначенный для измерения частоты периодического процесса спектра сигнала, а также для нахождения частот гармонических элементов спектра сигнала.

Частотомеры подразделяются относительно способа, по которому производятся измерения. К такому типу относят устройства прямой оценки, такие как аналоговые, и приборы сравнительной оценки, например резонансные, гетеродинные и электронно-счетные частотомеры.

Различаются по физическому значению определяемой величины: синусоидальные колебания рассматриваются при помощи аналоговых приборов; частоты гармонических элементов определяются гетеродинными, резонансными и вибрационными частотомерами; для исследования дискретных явлений применяются электронно-счетные и конденсаторные устройства.

Также существует деление относительно конструктивного решения частотомера. Приборы могут представлять собой щитовые, переносные, стационарные конструкции.

Частотомеры предназначены для произведения электроизмерительных и радиоизмерительных работ, поэтому они могут рассматриваться как электроизмерительные частотомеры и радиоизмерительные частотомеры. Электроизмерительные частотомеры включают в себя аналоговые стрелочные частотомеры всевозможных системных решений, вибрационные, конденсаторные, электронно-счетные частотомеры; радиоизмерительные частотомеры – резонансные, гетеродинные, конденсаторные, электронно-счетные частотомеры.

Аналоговые стрелочные частотомеры подразделяются относительно входящего в них измерительного приспособления: электродинамические, электромагнитные, магнитоэлектрические.

Разработаны частотомеры такого типа на основе применения частотозависимой цепи, характеризуемой взаимодействием модуля полного сопротивления относительно частоты. В аналоговом устройстве предусмотрен измерительный механизм, в роли которого в основном выступает логометр. Логометр представляет собой устройство с двумя плечами, на одно плечо поступает определяемый сигнал, проходя частотонезависимую цепь, на второе сигнал поступает сквозь частотозависимую цепь. Также логометр оснащается ротором со стрелкой, который в результате взаимодействия магнитных потоков фиксируется в положении, показываемом отношением токов в обмотках.

Вибрационные (или язычковые) частотомеры относятся к устройствам с наличием мобильного компонента, представленного в виде комплекта упругих деталей, например язычков или пластин. Подвижные части включаются в резонансное колебание в результате воздействия на них переменным магнитным или электрическим полем.

Гетеродинные частотомеры разработаны на принципе исследования сравнения между частотами входного сигнала и частотой перестраиваемого генератора – гетеродина, используя метод нулевых биений.

Рабочее состояние идентично работе резонансного частотомера, описанного ниже.

Резонансные частотомеры созданы на рассмотрении сравнительных характеристик частоты входного сигнала и собственной резонансной частоты перестраиваемого резонатора, в роли которого могут выступать колебательный контур, отрезок волновода как объемный резонатор, четвертьволновой отрезок линии.

Цепочка действия следующая: контролируемый сигнал, проходя входные цепи, отправляется на резонатор, поступив на резонатор, сигнал, проходя детектор, отправляется на индикаторное приспособление, например гальванометр. Частотомер может оснащаться усилителями, которые усиливают чувствительную способность частотомера. Резонатор при помощи оператора настраивается относительно максимального значения индикатора, отсчет частоты производится относительно лимба настройки.

Электронно-счетные частотомеры очень широко примененяются, так как обладают широким диапазоном частот в пределах от долей герца до десятков мегагерц. Чтобы увеличить диапазон до сотен мегагерц и десятков гигагерц, частотомер оснащается вспомогательными блоками, которые характеризуются как делители частоты и переносчики частоты. Электронно-счетные частотомеры также отличаются универсальностью, достаточно высокой точностью. Частотомеры этого типа могут производить измерения периода движения импульсов, отслеживать промежутки времени, возникающие между импульсами, исследовать взаимодействие двух частот. Отмечено их применение как счетчиков численности импульсов. Электронно-счетные частотомеры могут производить работу, сочетая несколько способов измерения, например гетеродинный и электронно-счетный способы, при этом существенно расширяя диапазон измерения, создавая нахождение несущей частоты импульсно-модулированных сигналов.