20. Эксплуатационные характеристики датчиков.

Важнейшие эксплуатационные требования включают необходимость несложной, надежной, недорогой и удобной конструкции, взаимозаменяемости, четкого контакта с объектом или средой и отсутствия обратного влияния датчика на объект. Нормальными условиями эксплуатации принято считать температуру внешней среды (20+5) °С, атмосферное давление (760+20) мм рт. ст., влажность (60+20) % при отсутствии вибрации, электрических и магнитных полей. По эксплуатационной характеристике датчики могут быть:

1.бесконтактными  - не имеющими непосредственной связи с объектом,

2.другими: поверхностными и т.д.

22. Структурно-функциональные схемы современных измерительно-информационных и измерительно-управляющих систем.

Измерительные информационные системы (ИИС) являются симбиозом аппаратных средств и алгоритмов обработки измерительной информации.

Первичные измерительные преобразователи (ПИП), или датчики, преобразуют величины x_i в электрические величины у_i (напряжение, ток, сопротивление, емкость, индуктивность и др.). Датчики являются обязательными компонентами ИИС. Вид датчика в первую очередь определяется видом преобразуемой величины. Вспомогательным устройством в ИИС является базирующее устройство, с которым могут быть связаны ИО и первичные преобразователи. Вид базирующего устройства определяется видом ИО и необходимыми воздействиями на него в процессе измерения. Базирующее устройство может быть простым механическим приспособлением для установки датчиков или может быть сложным устройством, обеспечивающим относительное перемещение датчиков и объекта, подачу на объект необходимых воздействий.

Величины y_i, выдаваемые первичными преобразователями, подаются на вторичные измерительные преобразователи (ВИП), которые преобразуют их в напряжения U_i. Вторичные преобразователи в некоторых каналах могут отсутствовать, если выходной величиной датчика является напряжение, уровень которого достаточен для аналого-цифрового преобразования. В ряде случаев вторичный преобразователь может представлять собой каскадное соединение нескольких вторичных преобразователей. Вид вторичного преобразователя определяется только видом величины y_i. В состав вторичных преобразователей могут входить простейшие вычислительные устройства. Напряжения U_i поступают на аналого-цифровые преобразователи (АЦП), где преобразуются в цифровые коды С_i подаваемые на ЭВМ. По выполняемым функциям АЦП в принципе можно отнести к вторичным преобразователям, реализуется иногда конструктивно. При реализации этой схемы коммутатор по командам ЭВМ подает на АЦП сигнал соответствующего канала, и с АЦП, также по запросу ЭВМ, выдается код. Для некоторых измерительных преобразователей АЦП выполняют сами первичные или вторичные преобразователи.

Каналы связи между элементами ИИС могут иметь различный характер. В простейшем случае для локально сосредоточенной ИИС это проводная связь. Для ИИС, распределенных в пространстве, могут использоваться радиоканалы или волоконно-оптическая связь. Последовательность преобразователей (ПИП, ВИП, если они есть, и АЦП) и каналов связи, обеспечивающая преобразование измеряемой физической величины в цифровой код, называется измерительным каналом (ИК).

Понятие ИК отражает сущность выполнения измерений в ИИС. Оно необходимо для анализа погрешностей измерения и организации метрологического обеспечения. Коды, выдаваемые АЦП, подаются для обработки на вход ЭВМ, в качестве которой может использоваться персональный компьютер (ПК) или специализированное микропроцессорное вычислительное устройство. Цель обработки определяется функциональным назначением ИИС. Обработка первичной информации производится в соответствии с заложенным в ЭВМ программно-математическим обеспечением (ПМО). ПМО является не менее важным функциональным компонентом ИИС, чем аппаратные составляющие. При этом ПМО и базирующее устройство являются наиболее специфичными, наиболее «индивидуальными» элементами каждой ИИС.

Функции ЭВМ могут заключаться не только в обработке первичной измерительной информации, но и в управлении самим процессом измерения. Один из аспектов этого управления — сбор данных с АЦП. Второй аспект заключается в управлении путем подачи воздействий на ИО. Эти воздействия могут иметь различный характер в зависимости от цели измерения и характера объекта. Для реализации этих воздействий в состав базирующего устройства могут входить специальные исполнительные устройства работающие под управлением ЭВМ.

В некоторых ИИС, имеются дискретные битовые входы. Эти входы не используются непосредственно в измерительном процессе, а являются элементами электроавтоматики, обеспечивающей бесперебойную работу ИИС, контроль исправности отдельных элементов и др. Поэтому, хотя такие каналы имеются во многих ИСС и выполняют важные функции, можно считать, что они присутствуют в канале связи ЭВМ и базирующего устройства.