 |
Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ИП. Вихретоковые ИП. Устройство и принцип действия.
|
|
|
|
Обработка сигналов измерительной информации. Централизованная и децентрализованная обработка информации.
В крупных информационных системах с разнообразной и сложной обработкой информации применяют для этой цели ЭВМ универсального типа, обладающую достаточным быстродействием и необходимым объемом оперативной и постоянной памяти. Структура измерительной системы обеспечивает выполнение требуемых функций. Но она имеет существенный недостаток: любой отказ ЭВМ приводит к нарушению всех функций обработки информации. Для повышения надежности системы применяют резервирование ЭВМ. Но это весьма сложно и дорого.
В последние годы развитие электроники привело к созданию больших интегральных схем (БИС). Из нескольких БИС собирается микропроцессор - объединение арифметико-логического блока с блоком, хранящим микропрограммы для выполнения набора стандартных команд, и блоком микропрограммного управления.
Микропроцессор способен выполнять самые разнообразные математические вычисления и решать логические задачи. Это как бы сердцевина ЭВМ. Но для его работы необходимы дополнительные блоки: оперативной и постоянной памяти, ввода команд и входной информации, вывода результатов вычислений. Все упомянутые дополнительные блоки также существуют в виде БИС.
Объединяя микропроцессоры с набором перечисленных блоков, строят микрокомпьютеры (микроЭВМ). Микропроцессоры и микрокомпьютеры уступают большим ЭВМ по быстродействию и объему памяти, по числу разрядов кодовых слов, с которыми выполняются математические и логические операции. Но вместе с тем у микрокомпьютеров имеются существенные преимущества перед большими ЭВМ и даже перед миникомпьютерами. Это дешевизна, высокая надежность, малые габариты, малое потребление мощности.
|
|
|
Применительно к ИИС появление микропроцессоров и микрокомпьютеров привело к возможности децентрализации обработки информации с вытекающими отсюда последствиями - повышением надежности и живучести систем, увеличением разнообразия и сложности выполняемых ими функций. Микрокомпьютеры можно специализировать в ИИС по отдельным задачам или группам родственных задач. На их основе становится рациональным построение блоков, прежде выполнявшихся в виде специализированной электронной аппаратуры.
Возможно, например, такое разбиение функций по обработке информации между микрокомпьютерами:
1) линеаризация характеристик, сглаживание сигналов, масштабирование и преобразование кодов;
2) вычисление результатов косвенных и совокупных измерений, интегральных расходов, технико-экономических показателей;
3) сравнение параметров с уставками, прогнозирование аварийных ситуаций, логическая обработка информации;
4) статистическая обработка данных в статике и в динамике;
5) сжатие данных.
Для информационных систем, охватывающих территориально разобщенные объекты, может оказаться выгодной децентрализация обработки информации по территориальному признаку или по сложившемуся разделению между объектами по технологическому признаку.
Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ИП. Вихретоковые ИП. Устройство и принцип действия.
В технике измерений существует класс преобразователей механических величин и параметров движения (взаимное расположение объектов, величина зазора, число оборотов), основанных на эффектах вихревых токов. Основу таких преобразователей составляют катушки индуктивности, выполняющие роль чувствительного элемента.
Изменение параметров катушки (сопротивление, индуктивность) обусловлено взаимодействием ее электромагнитного поля с материалом объекта контроля. Степень влияния объекта на параметры катушки характеризуются обобщенным параметром контроля
|
|
|
,
где r - средний радиус эквивалентного витка, ω - частота возбуждающего тока, mа - абсолютная магнитная проницаемость, σ - удельная электропроводность.
Сопротивление катушки зависит не только от ее взаимного расположения с объектом контроля, но и от многих других факторов и в том числе от дефектов и шероховатости поверхности. Поэтому получаемая информация является многопараметровой. Учитывая простоту технической реализации, а также условие b0 > 50, целесообразно в преобразователях для контроля механических величин объектов использовать однопараметровый метод выделения информации.
Полагая объект контроля эквивалентным контуром вихревых токов и на основании теории связанных электрических цепей, полное сопротивление катушки можно также представить в виде
,
| где R1, L1 - | сопротивление и индуктивность объекта; |
| R0, L0 - | сопротивление и индуктивность ненагруженной катушки; |
| M - | коэффициент взаимоиндукции. |
Таким образом, например, определяя изменение активного и индуктивного сопротивления катушки, можно судить о геометрических параметрах объекта контроля. На практике катушка преобразователя включается в электрическую схему, преобразующую изменение комплексного сопротивления в изменение амплитуды и фазы (или частоты) напряжения.
Основные требования, предъявляемые к вихретоковым преобразователям неэлектрических (механических) величин, являются: большой диапазон измерения, высокая линейность его характеристики, помехоустойчивость. В этой связи приемлемые результаты достигаются путем включения катушки в контурные и генераторные измерительные цепи.
|
|
|
