 |
Информационно – измерительные системы.
|
|
|
|
При автоматизации производственных и технических процессов, требуется за ограниченное время одновременно измерять, регистрировать и перерабатывать значительные потоки информации при минимальном участии человека. Это осуществляется с помощью вычислительных систем на основе микропроцессора. Используются как специализированные, так и универсальные микропроцессоры. Информационно измерительные системы, в зависимости от выполняемых функций, разделяются на измерительные, автоматического контроля, технической диагностики и идентификации.
Измерительные ИИС выполняют прямые косвенные и совокупные измерения с собственной математической обработкой и выдачей числового значения измеренной физической величины.
ИИС автоматического контроля предназначены для установления соответствия между состоянием объекта контроля и заданной нормой и выдают информацию об отклонениях.
ИИС технической диагностики дают информацию о неисправностях и повреждениях в каких-либо системах, позволяют отыскать места и причины повреждений и восстановить нормальную работу объекта.
Идентификационные ИИС - системы распознавания образов.
18) Измерение постоянной составляющей сигнала.
Для измерения напряжения используются следующие методы: а) Метод калиброванной шкалы- основан на использовании предварительно откалиброванного аттенюатора канала вертикального отклонения (ВО). Исследуемое напряжение определяется по формуле, как и постоянная составляющая, причем h- число делений соответствующее амплитуде напряжения. Погрешность этого метода составляет 5-10% б) Метод сравнения- основан на поочередном измерении измеряемого сигнала и калиброванного сигнала, учитывая, что функция преобразования канала ВО линейна. в) Нулевой метод- реализуется на базе осциллографов, которые снабжены дифференциальным усилителем канала ВО.
Измерение тока.
|
|
|
Ток измеряется косвенно, по падению напряжения на сопротивлении известной величины.
Измерение частоты с помощью осциллографа: а) Косвенное измерениеfX=1/TX, где TX - период сигнала, определяемый по масштабной сетке экрана осциллографа, аналогично тому, как измеряется напряжение. б) По фигурам Лиссажув) Измерение частоты в режиме круговой развертки.
Измерение фазового сдвига: а) Метод 2-х лучевого осциллографа
Изображаются 2 сигнала, фазовый сдвиг между которыми равен ∆T=φ. Такое измерение является косвенным и формула для определения фазового сдвига имеет вид:φ=∆T*360/T
б)По фигурам Лиссажу
в)Компенсационный метод измерения фазового сдвига
Измерение комплексного сопротивления с помощью осциллографа: Схема:
Измерение частоты и временных интервалов – аналогичные вышеприведенные осциллографические методы.
Детекторы СВЗ, СКЗ и пиковые
Действующее знач.
U1(первый диод)
U2(второй диод)
Измеряемый ток любой формы вызывает отклонение подвижной части прибора пропорц-е знач-ю велны, выделенной детектором (среднее,средневыпр, дейсвующ или амплитудн знач). Связь м/у этими вел-ми опред коэф-том амплитуды и формы:Ku=Um/U, KФ=U/UСВЗ. Эти коэф-ты различны для разных форм сигналов.В зав-ти от сис-мы применяемого прибора,типа и режима работы измерит преобразователя и градуировки шкалы прибора его показания могут соотв-ть среднему,среднеквадр-му или пиковому амплит знач измеряемого U. В соотв с измер параметром разл-т вольтметры амплитудного,СВЗ и СКЗ знач-я.Градуировку больших шкал вольтметров,кроме импульсных,произв в среднеквадр знач sin-го U.При известных Ка и Кф измеряемого U по одному из них можно найти 2 других.При измер U неsin-ой формы показания таких приборов должны быть переоценены.В рез-те измерений внося поправки в соотв со знач Ках и Кфх.Например Ux=Uk*Kфх/Кф. Макс знач погр-ти,вызв отклонением формы сигнала от sin-ой для вольтметра среднего знач сост ±20%.В ампл детекторах аналогичная погр-ть м достигаться 100-ми %.Показания вольт-ра лишь тогда не зав-т от формы U,когда шкала прибора градуирована в знач пар-ра,на кот реагирует его детектор.
|
|
|
22)Аналоговые измерители f, φ, Т. Аналоговые стрелочные частотомеры.
Аналоговые частотомеры по применяемому измерительному механизму бывают электромагнитной, электродинамической и магнитоэлектрической систем. В основе работы их лежит использование частотозависимой цепи, модуль полного сопротивления которой зависит от частоты. В аналоговой аппаратуре из сигнала измеряемой частоты сначала формируют импульсы тока или напряжения, амплитуда н форма которых неизменны, а затем измеряют постоянную составляющую тока или напряжения этих импульсов стрелочным прибором магнитоэлектрической системы. Постоянная составляющая прямо пропорциональна частоте импульсов, поэтому можно пользоваться равномерной (линейной) шкалой измерительного прибора. аналоговые частотомеры существенно проще, дешевле и доступнее цифровых. В некоторых случаях, например, при плавной подстройке частоты, следить за показаниями по цифровому частотомеру неудобно, тогда как аналоговый частотомер позволяет наблюдать динамику процесса. Основным недостатком большинства конструкций аналоговых частотомеров является возрастание абсолютной погрешности измерения при расширении частотного диапазона в сторону высоких частот.
28) Электрические измерения неэлектрических величин:
Приборы для измерения неэлектрических величин или отдельных их преобразований в рабочих условиях подвергаются воздействию различных дестабилизирующих факторов, снижающих их точность. Поэтому такие приборы строятся структурно, таким образом, чтобы частные погрешности отдельных преобразований взаимно компенсировались. Структурный метод позволяет построить “хороший” прибор, используя “плохие” преобразователи.Возможны следующие схемы взаимных преобразователей:
|
|
|
1)Последовательное включение преобразователей
2)Дифференциальное включение преобразователей
3)огометрическое включение преобразователей
4)Компенсационное включение преобразователей
Рассмотрим последовательное соединение преобразователей, где входной величиной каждого последующего преобразователя служит выходная величина предыдущего на примере термоанемометра (прибор для измерения скорости газов). Электрическая схема датчика:
Проволока с сопротивлением R нагревается током I, идущим от источника E, который вызывает отклонение стрелки измерительного механизма.
Дифференциальное включение измерительных преобразователей – это такие схемы, где содержаться 2 канала с последовательным преобразованием, выходы которых подаются на 2 входа вычитающего устройства.
Дифференциальные схемы бывают двух типов: в схемах первого типа измеряемая величина воздействует на вход одного канала, а на вход другого канала воздействует физическая величина той же природы, но имеющая постоянное значение, в частности ноль. В этом случае канал служит для компенсации погрешностей вызванных изменением условий работы прибора. В схемах второго типа измеряемая величина после некоторых преобразований воздействует на оба канала, но так, что когда на входе одного она возрастает, то на входе другого она уменьшается.
Логометрические схемы
Эти схемы содержат два канала с последовательным соединением преобразователей, выходная величина которых подается на логометрический преобразователь, имеющий два входа, выходная величина которого является функцией частного от деления входных величин. Оба канала такой схемы, как и дифференциальной выполняются одинаковыми
23) Цифровые измерители f, φ, Т. В цифровых прибоpax подсчитывают количество периодов измеряемой частоты за единицу времени при помощи счетчика, показания которого выводятся затем на цифровой индикатор. Цифровые частотомеры обеспечивают более высокую точность измерения, однако аналоговые частотомеры существенно проще, дешевле и доступнее цифровых.Режимы работы задаются и выбираются положением ряда переключателей (механических или электронных) и других органов управления. В более простых вариантах исполнения ЦЧ исп-ся для измерения меньшего числа величин (например, одной или двух). В любом режиме часть структуры ЦЧ остается неизменной и в ней происходит счет числа импульсов, пропорционального измеряемой величине. Эти импульсы проходят через электронный ключ ЭК, находящийся в замкнутом состоянии, на счетчик импульсов СИ. Код числа, образующийся в СИ, поступает на цифровое отсчетное устройство ЦОУ. В состав ЦОУ входит многодекадный цифровой индикатор с перемещающейся, запятой и, как правило, индикатор с обозначением единиц измерения. Время замкнутого состояния ЭК, называемое временем счета СЧ, определяется родом измеряемой величины, а его конкретное значение рядом соображений, о которых будет сказано ниже.
|
|
|
Цифровые вольтметры
Цифровые вольтметры
АЦП(аналогово-цифровые преобр-ли) в ЦВ осущ-ся при сравнении Ux с Uобразцовым; в завис-ти от типа элементов, осущ-их такое преобр-ие, и методов ЦВ делятся на:
1)ЦВ с время-импульсным преобр-ем
2)интегрирующие В с вр-имп преобр-ем
3)ЦВ поразрядного уравновешивания
4) В с промежут преобр-ем напряжение-частота
5)В следящего преобр-я
6)В паралл преобр-я
|
|
|
