- •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
1.4. Информационные сигналы аиу
В соответствии с природой информации электрический сигнал рассматривается как электромагнитный процесс с изменяющимися параметрами. Электромагнитный процесс с не изменяющимися параметрами является несущим. Характерным электрическим сигналом является изменяющийся постоянный ток или переменный, в частности синусоидальный ток с изменяющейся амплитудой, фазой или частотой. Значения постоянного тока, амплитуда, фаза и частота переменного тока и являются информационными параметрами измеряемых процессов.
Согласно ГОСТ 21878- 86 различаются непрерывнозначный случайный процесс и случайная последовательность, дискретный случайный процесс и дискретная случайная последовательность. Области значений параметров первых двух процессов являются непрерывными множествами (континуумами), а области значений двух остальных процессов - дискретными множествами.
Таким образом, по характеру изменений значений параметров случайные процессы делятся на два вида – непрерывные и дискретные, что определяется непрерывностью или дискретностью времени. Соответственно различают непрерывный и дискретно-непрерывный (дискретизированный только по времени), непрерывно-дискретный (дискретизированный только по значению информационного параметра, т. е. по уровню) и дискретный (дискретизированный и по времени и по уровню) сигналы.
Сигнал является непрерывным или дискретно-непрерывным, если информационный параметр процесса может быть любым в пределах возможного диапазона его изменения, т.е. образует непрерывное множество значений X, например постоянного тока. Различие между этими сигналами определяется непрерывностью t и дискретностью Т по времени, соответственно.
Сигнал является непрерывно-дискретным или дискретным, если информационный параметр изменяется скачкообразно и принимает только одно из ограниченного количества определенных значений, образующих дискретное (счетное) множество k значений Xi, различающихся на ∆Х.
Характерным непрерывным сигналом является изменяющийся по значению постоянный ток. К непрерывным относится и сигнал в виде переменного тока в пределах одного периода его изменения, информационным параметром которого является мгновенное значение.
Сигналы с гармоническим несущим током имеют несколько значений. Если значения информационных параметров – амплитуды Im , фазы φ и частоты f тока – образуют непрерывные множества, то сигналы дискретно-непрерывные, а если счетные множества Im1 – Im, к, φ1 – φk, f1 – fk, то сигналы дискретные.
Для сигналов с несущим процессом в виде периодического несинусоидального тока, в частности последовательности импульсов постоянного тока сигналы определяются следующим образом. Если значения информационных параметров - наибольшего тока Imах, i , длительности Δti импульсов или момента Q1 их появления, отсчитываемого от момента времени Тi (фазы импульсов), образуют непрерывные множества, то сигналы дискретно-непрерывные, а если счетные множества Imах1– Imах, k; t1 – tk; Q1 – Qk , то сигналы дискретные. Аналогично сигналы с несущим током в виде импульсов периодического тока высокой частоты (относительно частоты следования импульсов) непрерывно-дискретные, если значения амплитуд Im и длительности импульсов Δt образуют непрерывные множества, дискретные, если значения Im, k, Δtk образуют счетные множества.
Простейший непрерывно-дискретный сигнал представляет собой скачкообразное изменение постоянного тока или постоянной составляющей выпрямленного тока в пределах двух значений, меньшее из которых может быть равным нулю. Такой сигнал называют дискретным потенциальным. Большему значению ставится в соответствие единица (логическое утверждение), меньшему – нуль (логическое отрицание).
При обработке и передаче аналоговых сигналов часто проводится их аналого-цифровое преобразование. Частотно-импульсный сигнал представляет собой временную последовательность стандартных импульсов (единиц) на фиксированном интервале времени Δt. Различают сигналы в виде последовательного и параллельного двоичных кодов.
Простейший непрерывный сигнал описывается непрерывной функцией х(t). Дискретизированный по времени сигнал представляет собой набор истинных значений информационного параметра х, фиксируемые через интервал Т дискретизации по времени, называемый отсчетами или выборками и обозначаемый в виде текущего значения х(nТ). Дискретизированный по значению информационного параметра (по уровню) сигнал обозначается как Х(t) и представляет собой набор значений информационного параметра, различающихся на интервал дискретизации по уровню ΔХ (квант) и фиксируемых в момент времени ti, в которое непрерывно изменяющийся информационный параметр достигает значений Xi = Xi ± 1 ± ΔX.
Информационные характеристики сигналов. Относительный средний уровень сигнала определяется отношением мощностей сигнала РС и помехи Рп: kС, п = РС /Рп или LС = 1оg2(1+РС/Рп). Информационный объем является обобщенной характеристикой сигнала – V = LСTСΔfС, где ТС – длительность сигнала; ΔfС – ширина частотного спектра.
Длительность сигнала практически всегда конечна, а ширина частотного спектра ограничивается диапазоном частот гармоник, сумма которых описывает сигнал с приемлемой для практики допустимой погрешностью.