Структурные схемы измерительных устройств. Измерительные устройства состоят из некоторого числа эле­ментов (составных частей), предназначенных для выполнения опре­деленных функций, таких, как

Измерительные устройства состоят из некоторого числа эле­ментов (составных частей), предназначенных для выполнения опре­деленных функций, таких, как: преобразование поступающего сигнала по форме или виду энергии, успокоение колебаний, защита от помехонесущих полей, коммутация цепей, представление инфор­мации и т. п. К элементам измерительных устройств относятся: опо­ры, направляющие, пружины, магниты, контакты, множительно-передаточные механизмы и т. п.

Основные составные части измерительных устройств:

преобразовательный элемент — элемент средства измерений, в котором происходит одно из ряда последовательных преобразо­ваний величины;

измерительная цепь — совокупность преобразовательных эле­ментов средства измерений, обеспечивающая осуществление всех преобразований сигнала измерительной информации;

чувствительный элемент — первый в измерительной цепи преоб­разовательный элемент, находящийся под непосредственным воз­действием измеряемой величины;

измерительный механизм — часть конструкции средств измере­ний, состоящая из элементов, взаимодействие которых вызывает их взаимное перемещение;

отсчетное устройство — часть конструкции средства измерений, предназначенная для отсчитывания значений измеряемой величины;

регистрирующее устройство — часть регистрирующего измери­тельного прибора, предназначенная для регистрации показаний.

На рис. 2.1 приведены структурные схемы измерительных уст­ройств прямого действия (рис. 2.1, а, в) и сравнения (рис. 2.2, б, г). Первые часто называют измерительными устройствами прямого преобразования, а вторые — измерительными устройствами уравно­вешивающего, или компенсационного, преобразования.

Рис.2.1. Структурные схемы измерительных устройств.

Структурная схема измерительных устройств однозначно опре­деляется используемым методом преобразования.

Измерительный прибор, основанный на методе прямого преобра­зования (рис. 2.1, а), работает следующим образом. Измеряемая физическая величина X поступает в чувствительный элемент 1, где преобразуется в другую физическую величину, удобную для даль­нейшего использования (например, ток, напряжение, давление, пе­ремещение, сила), и поступает на промежуточный преобразова­тельный элемент 2, который обычно либо усиливает поступающий сигнал, либо преобразует его по форме. (В частном случае элемент 2 может отсутствовать.) Выходной сигнал элемента 2 поступает к измерительному механизму 3, перемещение элементов которого определяется с помощью отсчетного устройства 4. Выходной сиг­нал У (показание), формируемый измерительным прибором, может быть воспринят органами чувств человека.

Показанием называют значение величины, определяемое по отсчетному устройству и выраженное в принятых единицах этой ве­личины. Отсчетное устройство представляет собой цифровое табло или, в подавляющем большинстве случаев, шкалу с указателем (рис.1.1.).

Схема измерительного прибора, основанного на методе уравно­вешивающего преобразования, показана на рис. 2.1, б. Отличитель­ной особенностью таких приборов является наличие отрицательной обратной связи. Здесь сигнал Z, возникающий на выходе чувстви­тельного элемента, поступает на преобразовательный элемент 5, который способен осуществлять сравнение двух величин (элемент сравнения, компарирующий элемент), поступающих на его вход. Кроме величины Z на вход элемента 5 подается с противополож­ным знаком величина Z _УР (уравновешивающий сигнал), которая формируется на выходе обратного преобразовательного элемента 6. На выходе элемента 5 формируется сигнал, пропорциональный раз­ности значений величин Z и Z _УР. Этот сигнал поступает в промежу­точный преобразовательный элемент 2, выходной сигнал которого поступает одновременно на измерительный механизм 3 и на вход обратного преобразовательного элемента 6. В зависимости от типа промежуточного преобразовательного элемента 2 при каждом зна­чении измеряемого параметра и соответствующем ему значении 2 разность Z — Z _УР, поступающая на вход элемента 5, может сво­диться к нулю или иметь некоторое малое значение, пропорцио­нальное измеряемой величине.

На рис. 2.2, в, г приведены структурные схемы измерительных преобразователей, основанных соответственно на методах прямого и уравновешивающего преобразователя. В этих схемах отсутствует измерительный механизм и отсчетное устройство. Этим определяется тот факт, что сигнал измерительных преобразователей имеет форму, недоступную для восприятия человеком. В то же время в составе измерительных преобразователей, как правило, имеется оконечный преобразовательный элемент 7, который формирует вы­ходной сигнал (усиливает его по мощности, преобразует в частоту колебаний и т. д.) таким образом, что его можно передавать на расстояние, хранить и обрабатывать.