Структурная организация измерительных приборов и систем

Под измерительным прибором понимают средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации, в форме, доступной для восприятия наблюдателем.

Сейчас используются цифровые измерительные преобразователи (ЦИП), которые имеют ряд преимуществ перед аналоговыми. В отличие от аналоговых в ЦИП выполняются следующие операции:

1) квантование измеряемой величины по уровню;

2) дискретизация во времени;

3) координирование информации.

ЦИП – измерительные преобразователи, автоматические вырабатывающие дискретные сигналы в измерительной информации и представляющие показания в цифровой форме. Значения выходной величины отображаются на цифровом отчетном устройстве (ЦОУ) и соответствуют коду, полученному ЦИП. Представление информации в виде кода обеспечивает возможность ее регистрации и обработки, хранения в запоминающем устройстве (ЗУ) без потерь, передачи без искажения практически по любым каналам связи.

В ЦП используется двоичная система исчисления.

Структурную схема ЦИП:

УУ – устройство управления

УУП – устройство управления приборами

УИ – устройство индикации

Пр – преобразователь

АЦП – аналого-цифровой преобразователь

АЦП - для преобразования результата измерения в код. Во входном преобразователе Пр1 входная величина преобразуется из одного вида в другой. Самопреобразование ''аналог-код'' осуществляется в Пр2. Если код неудобен для преобразования применяется Пр3. УИ используется для индикации. Согласованную работу АЦП осуществляют УУП.

ЦИП подразделяются на группы по точности, быстродействию, циклические и следящие.

ИС предназначены для получения и выдачи измер-ной инф-ции о состоянии объекта, который представляется ФВ (масса, давление, сила). ФВ можно описывать непрерывной ф-цией x(t), изменяющейся во времени

Результат измерения объединяется в виде информационного блока, содержащего код состояния объекта в момент времени, при котором происходит измерение. Состояние объекта представляется в виде кодов.

Для реализации процедур получения и выдачи измерительной информации ИС содержит измерительные каналы (ИК), устройство обработки информации (УОИ), устройство вывода информации (УВИ).

ИК - аналогово-цифровая часть системы в виде датчиков АП, АЦП.

Структурная схема ИК с параллельным способом восприятия информации:

Д - датчик;

Су - сравнивающее устр-во;

АП - аналоговый преобразователь;

М - мера;

х₁,….х_n – входные вел-ны;

р₁,….р_n – рез-ты преобразований.

10. Классификация приборов и систем. Структурная схема системы автоматического контроля (САК).

ОК – объект контроля, Д – датчики, УСО – устройство сопряжения с объектами, СОИ – система отображения информации, ПУО – пульт управления оператора.

При контроле устанав степень соответствия м/у сост-ем объекта контроля и заданной нормой. Контроль, при кот-м описание норм задано в количественном виде с помощью аналоговых и цифровых установок и применяются для оценки состояния процесса пр-ва, называют технич. контролем. САК обеспеченная контролем большого числа величин и обработкой инф-ии, широко используется в АСУ ТП (АСУ технолог-ми проц-ми ).

Для получения результатов контроля инф-ии о соотношении текущего сост объекта и установ-ым нормальным, САК должна вып-ть след-ие фун-ии:

1. Восприятие входных величин и преобр-е соотв-их сигналов;

2. Формир и реали-я норм в аналоговых и цифровых видах, сравнение вых. велечин с описанием норм.

3. Формир-е и выдача колич-ых суждений о сост. объекта контроля;

4. Автом-ое упр-е работы системы;

5. Аналогово-цифровые преобразования;

6. Выдача анал-ой и цифр-ой инф-ии;

7. Обработка инф-ии;

8. Формирование актив-х возд-ий необх-х для получения котр-ой инф-ии;

9. Самоконтроль системы;

Нормы и контрольно-измерит. инф-я в САК м.б. описаны по абсолют знач-ям, либо по отклонению от номинальных значений.

САК: специализированные и универсальные.

Специализированные САК предназначенны для узконаправленных операций контроля.Универсальные САК выполняют в виде совокупности средств вычислительной и измерительной техники.

Классификация электроизмерительных приборов.

По конструкции – аналоговые и цифровые. 2,По роду измеряемой величины – амперметры, вольтметры, омметры, ваттметры.

По роду тока – на переменном токе, на постоянном токе или на обоих.

По принципу работы измерительного механизма – магнитоэлектрические, электромагнитные, электростатические, электродинамические, ферродинамические.

По способу предъявления информации – показывающие, регистрирующие, интегрирующие. Последняя классификация получила название системы электроизмерительных приборов.

Принцип работы электроизмерительных приборов магнитоэлектрической системы заключается во взаимодействии магнитного поля легкой подвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток, с магнитным полем неподвижного постоянного магнита. Подвижная катушка механически соединена со стрелкой прибора.

Достоинством приборов этой системы являются:

Высокая чувствительность и точность измерения Равномерная шкала

Малое потребление мощности.

Существенным недостатком можно считать невозможность работы в цепях переменного тока (без использования выпрямителей).

Принцип работы электроизмерительных приборов электромагнитной системы заключается во взаимодействии ферромагнитного сердечника, соединенного со стрелкой, с магнитным полем неподвижной катушки, по которой протекает измеряемый ток.

Достоинства: Простота и надежность конструкции. Возможность использования в цепях постоянного и переменного тока. Низкая чувствительность ко внешним магнитным полям.

Недостатки: Малая чувствительность. Неравномерная шкала.

10. Датчики физических величин. Структурная схема тензорезисторного датчика усилия.

Датчик (Д) – часть измер-ой сис-мы, имеющую самостоятельное конструктивное оформление, но вместе с тем обеспечив-ую достижение полезного эф-та при наличии всех других средств, входящих в систему.

Д осущ-ет преобразование вида энергии сигнала, идущего от объекта, в другой удобный для передачи инф-ии в пространстве и хранения в течении длительного времени.

ТД предназначены для измер-ий усилий, деформ-й, моментов. Представляя ТД в виде послед-ой цепи измер-х преобр-ей можно заметить, что некоторые из этих преобразователей яв-ся общими для всех датчиков. Каждый ТД включает в себя: тензорезистор и измерит-ю цепь независимо от того яв-ся ли он датчиком усилия или перемещения. Многие ТД включают в себя упругие элементы преобр-е усилия или давления в деформацию.

1-инерц груз

2-мембрана

3-упругий элемент

4-тензорезистор

5-измер-я цепь

На рис. изображены струк-ая схема ТД усилия. Измеряемое усилие Р с помощью упругого элемента преобразуется в деформацию ∆l , деформация измеряется в виде изменения сопротивления тензорезистора ∆R, которое в измер-й цепи

- сопротивление тензорезистора

Индуктивный преобразователь

1-инерц. груз

2-мембрана

3-упругий элемент

4-индукционный преобр-ль

5-измерительная цепь

, где R1, R2 – сопр. ст. и возд.

, где S – эффект-ая площ-дь мембраны, характер-ий мембрану как измер-ый преобр-ль. Р – входная величина (давление). F – сила (вых-я величина).

Входная величина стержневого упругого элемента:

, ε – относ. деформ-я (вых. величина упр-го элемента), S – пл-дь попер-го сечения упр-го элемнта, Е – модуль Юнга, F – сила (вход. величина)

14. Структурная схема датчика прямого преобразования.

В физических процессах, можно в каждом случае установить зависимость между входной и выходной величинами.

Y = f(x) – функция преобразования.

Эта зависимость может быть представлена математически или в виде таблицы.

Структурная схема датчика прямого преобразования:

S = S₁×S₂×…×S_n-1×S_n

15. Структурная схема датчика с обратным преобразователем.

Цепь обратного преобразования включает в себя обратный преобразователь и может состоять из нескольких измерительных преобразователей и может охватывать сколько угодно Y_K.

Функция преобразования участка цепи с ОС:

, где - чувствительность цепи обратного преобразования.

- чувствительность цепи прямого преобразования

- чувствительность прямого преобразования не охваченного ОС.

Введения цепи обратного преобразователя в структурную схему датчика изменяет его функцию преобразования и выходные характеристики.

Дата добавления: 2014-09-10; просмотров: 585; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!