Техника физического эксперемента (конспект) (стр. 2 из 14)
Вимірювальна установка – це сукупність функціональних об’єднаних засобів вимірювання і допоміжних пристроїв для формування вимірювальних сигналів для безпосереднього спостереження, розміщені в одному місці.
Вимірювальна система – це сукупність засобів вимірювання і допоміжних пристроїв об’єднаних каналами зв’язку і формування для автоматичної обробки і використання, передачі і використання в різних системах керування.
3. Визначення, класифікація і структури інформаційно-вимірювальних систем.
Вимірювальні системи найбільш розповсюдженні.
Інформаційно-вимірювальні системи (ІВС) – це системи, які призначені для автоматичного отримання кількісної інформації безпосередньо від об’єкту методом вимірювання і контролю, обробки цієї інформації, видачі її, а також керування самим об’єктом.
Існує 4 типи ІВС:
По функціональному призначенню.
1. Вимірювальні ІВС.
2. Регулюючі ІВС.
3. Діагностичні ІВС.
4. Розпізнавальні системи.
По виду (вигляду) вхідних величин:
По кількості, по розміщенню в просторі, по виду сигналів.
По відношенню до перешкод.
По виду вихідних величин:
Число, графік, кількісні міркування, діагностичні.
По принципу побудови:
Наявність каналів зв’язку, уніфікація складу, порядок виконання операції, інформаційна і структурна надмірність, адаптація до вимірювальної величини.
По формі сигналів.
По методу ущільнення каналів зв’язку.
По структурі:
Ланцюгова система.
Шинна. (Паралельна система)
Зіркова (радіальна).
Магістральна (петльова).
Радіально-кільцева.
Стільникова.
Ієрархічна.
Вимірювальна ІВС призначена для вимірювання, має ЦП та локальні пристрої.
ІВС автоматичного контролю має вимірювальну ІВС із ЕОМ вищого рівня, яка через інтерфейс по каналам зв’язку в ЦП поступають вставки для кожного параметру, який регулює систему. В залежності від того яка різниця між заданими параметром і фактичним значенням (ЦП порівнює їх) на об’єкті виділяється зона грубого регулювання.(ЦП видає команду для швидкої зміни регулюючого механізмам). По мірі зменшення різниці між вимірюючим параметром і вставкою, при досягненні малої різниці переходимо в зону точного регулювання, виконавчий механізм відпрацьовує повільніше, щоб не було пере регулювання. Коли різниця буде менше порогового значення (зона чутливості), то команди взагалі не поступають.
Згідно з ГОСТ 15094-69 усі радіовимірювальні прилади поділяються на 20 підгруп в залежності від вимірювальної величини та від призначення. Кожна підгрупа має свою букву присвоєну за алфавітом, цифру, яка вказує ознаки вимірювальної величини.
| В | 2 | - | ______ | ____ |
| буква (підгрупа) | Цифра (номер пристрою в підгрупі) | тип приладу | буква |
| Прилади для вимірювання сили струму (I) | А |
| Джерела живлення для вимірювань і вимірювальних пристроїв | Б |
| Прилади для вимірювання напруги (U) | В |
| Вимірювальні генератори | Г |
| Атенюатори і прилади для вимірювання послаблення | Д |
| Прилади для вимірювання параметрів компонентів і кіл з зосередженими параметрами | E |
| Прилади для імпульсних вимірювань | И |
| Комплексні вимірювальні установки | К |
| Пристрої загального використання для вимірювання параметрів електронних ламп та напівпровідникових приладів | Л |
| Пристрої для використання потужності | М |
| Пристрої для вимірювання напруженості поля | П |
| Прилади для вимірювання параметрів елементів і трактів з розподіленими параметрами | Р |
| Пристрої для спостереження, вимірювання і дослідження форми сигналу і спектра | С |
| Вимірювальні підсилювачі | У |
| Пристрої для вимірювання фазового зсуву та групового часу затримки | Ф |
| Прилади для вимірювання характеристик радіо пристроїв | Х |
| Пристрої для вимірювання частоти і часу | Ч |
| Пристрої для вимірювання електричних і магнітних властивостей матеріалів | Ш |
| Вимірювальні прилади коаксіальних і волноводних трактів | Э |
| Модифіковані блоки радіовимірювальних приладів | Я |
Для позначення комбінованих приладів, призначених для вимірювання декількох величин, до основного позначення додається буква К.
Засоби вимірювання описуються технічними характеристиками;
Призначення приладу.
Діапазон вимірювання.
Неінформативні параметри.
Метрологічні характеристики:
Похибка.
Клас точності.
Чутливість.
Поріг чутливості.
Роздільна здатність.
Вхідний та вихідний імпеданс.
Динамічні характеристики (швидкодія, динамічні похибки).
Надійність (час виходу із ладу).
5. Характеристики та структури вимірювальних приладів.
Вимірювальні пристрої ділять на 3 категорії:
1. Для вимірювання параметрів сигналів.
2. Характеристики мереж з зосередженими і розподіленими параметрами.
3. Генератори сигналів (Джерела вимірювальних сигналів)
По структурі бувають 3-х типів.
1. Прямого перетворення:
2. Прилади порівняння:
За допомогою ЗЗ іде зміна міри xm.
Існує 4 методи порівняння.
1. Нульовий, компенсаційний.
2. Диференційний (утворюються вимірювальні різниці).
3. Метод співпадіння (утворюються різниця і вимірюється битах).
4. Метод заміщення.
3. Комбіновані структури (поєднання першої та другої структури). Зворотній зв'язок (ЗЗ), який утворює міру, береться після декількох каскадів перетворювачів.
На сучасному етапі вимірювальні пристрої ведеться по широкому використанню цифрової техніки (МП) з метою забезпечення багатофункціональності приладів, а також розробкою панорамних приладів, які автоматизують процес вимірювання і одразу виводять характеристики.
МП підвищують точність і інші технічні параметри.
МП може враховувати систематичну похибку, обробити статистичним методом данні, зменшити випадкову похибку.
Враховувати спотворення (нелінійність) розгортки, спотворення оптики, нерівномірність зображення по полю.
При використанні МП зростає багатофункціональність приладів, проводиться комплексне вимірювання.
Зручно узгоджувати вимірювальний прилад з ЕОМ.
Спрощується (автоматизація) керування КВП (контрольно-вимірювальним приладом) і об’єктом.
Можливе самокалібрування і само діагностика, тобто автоматизація, та ідентифікувати несправність приладу.
Можливість побудови повністю автоматизованих КВП.
Можливість створення інтелектуальних приладів.
Можливе тестування цифрової або аналогової системи.
6. Використання мікропроцесорів та ЕОМ у вимірювальних приладах та системах.
В ряді випадків цифрові вимірювальну прилади утворюють багатопроцесорну систему, в якій вбудовуються спеціалізовані процесори. Процес введення, виведення, обробки, процеси керування, локальні процесори попереднього перетворення сигналів з різних датчиків.
Використання МП та ЕОМ дозволили розробити новий клас цифрових вимірювальних приладів – логери, регістратори даних. Вони побудовані по концепції лінійної організації обміну і по багатоканальному типу. Всі елементи (датчики, виконавчі механізми, індикатори) розглядаються як зовнішні пристрої для МП та ЕОМ. Логери мають до 100 вимірювальних каналів, які опитуються синхронно або несинхронно. Частота опитування може змінюватися в широких межах.
В останній час розроблені цифрові вимірювальні пристрої на основі ПЕОМ. Вони об’єднують апаратні і програмні засоби. В ПЕОМ є надмірність обчислювання потужності, її можна використовувати для підвищення надійності і т.д.
Це дає розумне об’єднання програмних і апаратних засобів на основі побудови ЦВП.
Вова Кучерук
7.Прилади для вимірювання частоти. Типи частотомірів, похибка вимірювання частоти.