Цифровой измеритель емкости

Задача "Цифровые измерения параметров компонентов и цепей"

Конденсатор неизвестной емкости Cx измеряют с помощью цифрового измерителя параметров двухполюсников времяимпульсного типа.

1. Нарисуйте структурную схему такого прибора и проиллюстрируйте его работу с помощью трех временных диаграмм, нарисованных одна под другой в одном и том же масштабе:
-напряжения на образцовом (измеряемом) конденсаторе;
-напряжения на выходе сравнивающего устройства (компаратора, нуль-органа);
-импульсной последовательности, которая поступает на вход счетчика.

2. Изобразите, как должен выглядеть цифровой индикатор прибора и зафиксируйте на нем его показания, т.е. значение измеряемой емкости, если число импульсов, сосчитанное счетчиком, равно N. Не забудьте указать единицу измеряемой физической величины и зафиксировать положение десятичной точки в соответствующем разряде цифрового индикатора.

3. Определите значение абсолютной погрешности квантования (дискретности) такого прибора, т.е. цену единицы младшего разряда его индикатора. Какая это погрешность – систематическая или случайная? Можно ли ее исключить из результата измерения, внеся соответствующую поправку? Сделайте, если это возможно. Если нельзя, объясните почему. Оцените значение относительной погрешности измерения, обусловленной операцией квантования.

4. Определите значение абсолютной погрешности измерения, обусловленной тем, что уровень срабатывания сравнивающего устройства (компаратора, нуль-органа), не равен требуемому значению. Отношение Ux/U0 равно 0,6301. Поясните появление этой погрешности на соответствующей времен-ной диаграмме. Какая это будет погрешность – случайная или систематическая? Надо ли учитывать ее знак? Можно ли оценить истинное значение измеряемой емкости, внеся соответствующую поправку? Если можно, сделайте это; если нельзя, объясните почему.

5. Определите с какой абсолютной и относительной погрешностями следует установить частоту опорного (кварцевого) генератора прибора и значение образцового сопротивления, чтобы эти погрешности практически не повлияли на точность измерения, т.е. чтобы соответствующие изменения показаний прибора были бы на порядок меньше, чем погрешность дискретности (квантования). Запишите в соответствии с правилами требуемые значения частоты и сопротивления с использованием необходимого количества значащих цифр.

6. Запишите окончательную оценку истинного значения измеряемой емкости Cx с учетом введенной поправки на систематическую погрешность с использованием необходимого количества значащих цифр.

Дано:
-Rобр=0,1 кОм;
-fобр=0,1 МГц;
-N=5513;
-UR/U0=0,62.