- •Содержание
- •Предисловие
- •ВвЕдение
- •1. Структура аналоговых средств измерения
- •1.1. Назначение, области применения. Принципы построения, характеристики и основные элементы аиу
- •1.2. Классификация и структурные схемы аиу
- •Электрические двигатели. Электрические двигатели, используемые в схемах регистрирующих приборов, предназначены для перемещения носителя и регистрирующего органа.
- •1.4. Информационные сигналы аиу
- •1.4.1. Основные процессы преобразования измерительных сигналов
- •1.5. Аналоговые электроизмерительные приборы с регистрирующими устройствами
- •1.5.1. Принципы построения, характеристики и узлы. Методы регистрации
- •1.5.2. Структурная схема приборов прямого действия. Погрешности приборов прямого действия
- •1.5.3. Самопишущие приборы
- •1.5.4. Самопишущие приборы обычного быстродействия (сп)
- •1.5.5. Быстродействующие самопишущие приборы (бсп)
- •1.5.6. Светолучевые осциллографы (сло)
- •1.6. Автоматические измерительные приборы
- •Компенсационный метод измерения электрических величин
- •1.6.2. Автоматические компенсаторы (типа ксп) для измерения напряжения и температуры. Типы. Схемы. Статические и динамические характеристики
- •1.6.3. Назначение автоматических электроизмерительных мостов (ксм). Мосты постоянного тока. Пределы и точность измерения
- •Технические характеристики
- •1.6.4. Мосты переменного тока. Условия равновесия. Основные типы мостов переменного тока
- •Основные типы мостов переменного тока
- •1.6.5. Автоматические мосты с регулирующими устройствами. Двухкоординатные автоматические самописцы
- •4.1. Электромеханические измерительные устройства
- •4.1.1. Магнитоэлектрические приборы. Области применения и свойства. Устройство и принцип действия приборов
- •4.1.2. Магнитные системы электроизмерительных приборов и устройств. Назначение магнитных систем. Расчет магнитных систем
- •4.1.3. Основные требования при проектировании магнитных систем
- •4.1.5. Измерительные цепи приборов
- •4.2. Электромагнитные приборы
- •4.2.1. Свойства и классификация приборов
- •4.2.2. Конструкции измерительных механизмов
- •4.2.4. Основные виды погрешности и способы уменьшения
- •4.3. Электродинамические (эд) приборы
- •4.3.1. Области применения и свойства приборов
- •4.3.2. Измерительные механизмы электродинамических приборов
- •4.3.3. Вращающий момент. Методика расчета
- •4.3.4. Измерительные цепи. Погрешности ваттметра
- •4.3.5. Порядок расчета ваттметра
- •4.4. Ферродинамические приборы
- •4.4.1. Свойства и области применения приборов
- •4.4.2. Конструкции измерительных механизмов
- •4.4.3. Измерительные цепи и погрешности
- •4.5. Электростатистические приборы
- •4.5.1. Общие сведения об измерительных механизмах. Конструкция и принцип действия приборов
- •Конструкция и принцип действия приборов
- •4.5.2. Схемы включения
- •4.5.3. Погрешности и методы компенсации
- •2: Электронные узлы измерительных каналов и автономных приборов
- •2.1. Электронные вольтметры
- •2.1.1. Общие сведения. Универсальные вольтметры
- •Универсальные вольтметры
- •2.1.2 Измерительные преобразователи переменного напряжения в постоянное
- •2.1.3. Микровольтметры постоянного тока. Милливольтметры переменного тока
- •Милливольтметры переменного тока
- •2.1.4. Импульсные вольтметры
- •2.2. Электронные осциллографы
- •2.2.1. Области применения и свойства
- •2.2.2. Характеристики электронных осциллографов и способы их определения
- •2.2.3. Классификация осциллографов и их структурные схемы
- •2.2.4. Электроннолучевая трубка (элт) с электростатическим отклонением луча
- •2.2.5. Усилители вертикального и горизонтального отклонения лучей
- •2.2.6. Генераторы развертки. Назначение. Схема. Синхронизация генераторов развертки
- •Синхронизация генераторов развертки
- •2.2.7. Вспомогательные устройства
- •Предельное значение погрешности этого метода можно определить из соотношения
- •Погрешность такого измерения
- •2.3. Электронные приборы для анализа характеристик сигналов
- •2.3.1. Анализаторы спектра. Назначение. Элементы. Характеристики
- •Аппаратурно можно получить текущий спектр сигнала
- •2.3.2. Структурные схемы анализаторов спектра
- •2.4. Измерительные генераторы
- •2.4.1. Нормируемые параметры и классификация измерительных генераторов
- •2.4.2. Иг синусоидальных сигналов. Общие характеристики
- •2.4.3. Схемы и параметры задающих генераторов синусоидальных колебаний Генераторы lc
- •Генераторы rc
- •Генераторы на биениях
- •2.4.4. Импульсные генераторы
- •2.5. Электроизмерительные приборы с оптоэлектронными отсчетными устройствами
- •2.5.1. Принцип действия оптоэлектронных приборов. Свойства электроизмерительных приборов и области их применения
- •2.5.2. Принципы построения и структурные схемы аналого-дискретных оэп
- •3. Нормирование и анализ метрологических характеристик аиу
- •3.1. Государственная система обеспечения единства измерений. Основные положения
- •3.2. Нормируемые метрологические характеристики результатов и средств измерений
- •3.3. Формы представления нормируемых характеристик. Требования гост 8.009-84
- •3.4. Абсолютная и относительная погрешности, приведенная погрешность. Основная погрешность
- •3.5. Статическая и динамическая погрешности. Класс точности
- •3.6. Динамические характеристики и принципы их коррекции
- •3.7. Методы уменьшения погрешностей аиу
- •3.7.1. Классификация методов
- •3.7.2. Стабилизация реальной характеристики преобразования
- •3.7.3. Компенсация погрешностей
- •3.7.4. Коррекция погрешностей
- •3.7.5. Фильтрация погрешностей
- •3.7.6. Уменьшение динамической погрешности
- •3.7.7. Конструктивные способы улучшения точности работы аиу
- •Список литературы
Погрешность такого измерения
, (2.22)
где ∆В – погрешность вольтметра;
∆l – погрешность установления момента совмещения верхней и нижней грани сигнала с нулевой линией;
∆Д – погрешность делителя;
∆f – частотная погрешность.
Существенным недостатком всех рассмотренных методов измерения амплитуды сигнала следует считать наличие большой частотной погрешности измерения и наглядность измерения. Оба эти фактора можно исключить, если измерение производить путем подачи на вход Z осциллографа коротких импульсов, возникающих в момент пересечения входным сигналом некоторой фиксированной амплитуды AU. Устройство генерирования таких импульсов может быть внешним или встроенным в осциллограф. В этом случае на изображении сигнала будут темные участки, отстоящие друг от друга по амплитуде на величину ∆U. Подсчитав количество таких участков, можно определить амплитуду сигнала.
В заключение заметим, что погрешность измерения амплитуды определяется классом осциллографа и равна для осциллографов первого класса ±3%, второго ±5% и третьего ±10%.
Калибратор длительности развертки осциллографа. Измерение временных интервалов при помощи осциллографа возможно лишь в том случае, если известен масштаб оси времени, для определения которого можно пользоваться несколькими способами. В современных осциллографах наиболее распространен способ градуировки оси времени при помощи генератора временных меток, заключающийся в том, что на экран осциллографа одновременно с исследуемым сигналом подается серия импульсов, между которыми точно известны временные сдвиги. Эти импульсы подаются на модулятор яркости и разбивают горизонтальную ось трубки на отдельные временные интервалы, позволяющие легко определить длительности отдельных частей исследуемого сигнала.
Точность измерения в этом случае зависит от точности генератора временных меток и количества различимых временных интервалов в измеряемом временном промежутке. При этом совершенно исключаются погрешности из-за параллакса и нелинейности генератора развертки осциллографа.
Для генерации калибровочного сигнала используются различные генераторы импульсов: мультивибраторы, блокинг-генераторы. Генераторы синусоидальных колебаний. Для точных калибраторов используют кварцевые резонаторы. Для получения меток времени, не перемещающихся по экрану осциллографа, работа таких генераторов должна быть синхронизирована с работой генератора разверток. С этой целью обычно генератор временных меток запускают импульсом генератора развертки. Основная погрешность измерения временных интервалов зависит от класса точности осциллографа и равна для осциллографов первого класса ±3%, второго и третьего ±5% и ±10% соответственно.
2.3. Электронные приборы для анализа характеристик сигналов
2.3.1. Анализаторы спектра. Назначение. Элементы. Характеристики
Приборы, определяющие частотные составляющие сигнала, т.е. спектр амплитуд, называются анализаторами спектра. Периодическую функцию можно представить рядом Фурье в виде
. (2.23)
Совокупность величин СК называют спектром амплитуд. Для предоставления непериодических функций используют формулу интеграла Фурье:
. (2.24)
Величину Ф(jω) называют комплексным спектром непериодической функции, а модуль этой величины Ф(ω) спектром. Комплексный спектр можно вычислить по прямому преобразованию Фурье:
. (2.25)
Выражение (2.25) показывает, что для получения спектра необходимо бесконечное время анализа. Аппаратурный анализ спектра, как правило, ограничен во времени и поэтому получить истинный спектр сигнала невозможно.