2014-02-02
2017
Классификация измерительных преобразователей
Структурные схемы измерительных средств
Приборы работающие по методу непосредственной оценки измеряемая величина подвергается ряду последовательных преобразований в прямом направлении, в конечном счете измеряемая величина преобразуется в величину удобную для наблюдения регистрацию и запоминанию. Таким образом, структурная схема прибора метода непосредственной оценки выглядит следующим образом:
| П1 |
| П2 |
| Пn |
| Пr |
Схема состоит из каскадного (последовательного) соединения
Измерительные преобразователи могут служить электрические шунты, усилители, электромагнитные механизмы, цифровые преобразователи.
Различают преобразователи:
Первичный, к которому подводится измерительная величина, передающей для дистанционной передачи сигналы измерительной информации масштабные для изменения величины сигналов заданного число раз. Структурная схема прибора основана на методе сравнения. Схема выглядит следующим образом:
|
|
|
| Сx |
| П1 |
| П2 |
| Пn |
| М |
| УУ |
| Пp |
| П1 |
| X |
| XM |
Измерительная величина X и величина воспроизводимая мера XM подаются на схему сравнения. Цепь прямого преобразования обеспечивает передачу измерительной информации к регистрирующему прибору, а цепь обратного преобразователя, которая включает в себя p’ устройства управления и мера «M» обеспечивает изменение значение величины “XM”.
Центральным звеном любого измерительного средства сравнения является измерительные преобразователь. Измерительным преобразователем называется средства измерения для выработки измерительной информации в форме удобной для передачи дальнейшей передачи и хранения, но не для непосредственного восприятия наблюдателя.
Преобразователи можно классифицировать по следующим признакам:
1) По видам входных и выходных сигналов: аналоговый вход, аналоговый выход; аналоговый вход, дискретный выход; дискретный вход, аналоговый вход; дискретный вход, дискретный выход.
2) По физической природе входных и выходных сигналов: электрический вход, электрический выход; неэлектрический вход, электрический вход; электрический вход, неэлектрический выход; неэлектрический вход, неэлектрический выход.
3) По принципу действия: механические, тепловые, акустические, электрические, магнитные, электромагнитные, оптические, ядерные и химические.
4) По виду преобразования энергии: генераторные, параметрические и радиационные.
Генераторные преобразователи – это преобразователи, в которых осуществляется непосредственное преобразование энергии одной природы в другую
|
|
|
| Измерительный объект |
| ИП |
| При- бор |
E – энергия
Если энергия от объекта не преобразуется непосредственно в энергию другого вида, а используются для изменения параметров электрических, механических и др. цепей, то преобразователь называется параметрическим.
Другими словами измерительный в преобразователь поступает два потока энергии; Энергия Е от объекта изменения, несущая полезной информации и Е0 от прибора не несущая полезной информации, но необходимая для извлечения информации заключенная в изменяемых параметрах. Что касается радиационных преобразователей, то здесь можно отметить следующие: не редко приходится изменять такие параметров объектов, у которых невозможно получить необходимую информацию. Например, координаты пространственного положения отдаленных объектов (корабли, самолеты) определяют внутреннею структуру материала и тому подобную; В этих условиях для осуществления процессов измерения объект нужно облучать энергией передаваемой от прибора. Возвращаемая объектами энергия, например, отраженная содержит в себе информацию об изменении параметров и воспринимается преобразователем, который называется радиационным.
| При- бор |
| Измерительный объект |
| ИП |
| F |
| E0 |
Отметим, что отраженные от объекта энергия может восприниматься генераторным или параметрическим преобразователем, поэтому радиационные преобразователь является сложным и как правило содержит в своём составе генераторные и параметрические преобразователи.
Измерительный преобразователь осуществляет преобразование множества входных сигналов x(t) X во множество выходных y(t), которые связаны таким уравнением:
y(t) =F[x(t)], где
F – это требуемая операция преобразования. Обычно под F понимают функцию или алгоритм преобразований. Входные и выходные сигналы могут быть скалярными, векторными, матрицами, физическими и геометрическими образами. Записанное соотношение функции от x(t) соответствует идеальному преобразователю. В реальном же преобразователе возникают погрешность обусловленные несовершенством своих сигналов, не точностью изготовления элемента преобразования, внутренних и внешних помех и т.д. Соответственно уравнение y = F(x,p,q…) не постоянство величины после сигнала x, и конечное время переходного процесса преобразователя приводят к появлению статических и динамических погрешностей. Итак основными характеристиками измерительного преобразователя являются статические и динамические характеристики, а также погрешность и надежность. В статическом режиме измерения записаны. Ранее зависимости представляли собой статические характеристики. Более удобной оценкой статического свойства преобразователя является чувствительность, которую можно записать так S = = = F’(x).
Если чувствительность постоянна, то преобразователь является линейным. Для описания линейной характеристики преобразователя достаточно иметь два параметра:
1) Начальное значение выходной величины, соответствующая нулевому значению входной величины
2) Показатель относительного наклона характеристики
| y |
| x |
Отметим, что чувствительность преобразователя это как правило наименованная величина с разнообразными единицами в зависимости от природы входной и выходной величин. Выбор функции преобразования, а следовательно и чувствительности для аналоговых преобразователей обеспечивается путём подбора элемента преобразования, в сочетании с которым получается требуемая зависимость. В случае с цифровыми преобразователями обеспечение требуемой зависимости достигается набором элементарных алгоритмов в динамическом режиме. Измерения свойства линейного преобразователя записываются.
|
|
|
1) Передаточными функциями
W(p) =, где p – оператор Лапласса
2) Переходные функции
h(t) =, где t – время
3) Комплексно частотные
W(w) = H(w)exp[ψ(t)], где H(w) –амплитуда частоты
Exp – фазовая частота
