- •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
2.5.2. Принципы построения и структурные схемы аналого-дискретных оэп
Методы построения ОЭП определяются назначением прибора, комплексом требуемых метрологических характеристик (в первую очередь точностью и быстродействием), видом оптоэлектронной шкалы и свойствами индикаторного вещества
В основу любого ОЭП положена равномерная предварительная дискретизация (квантование) X по уровню, которая выполняется с помощью аналого-дискретного преобразователя АДП или аналого-цифрового преобразователя АЦП при цифровом кодировании. Возбуждение индекса отсчета, соответствующего значению X, осуществляется АДП или специальным устройством управления, на вход которого подается цифровой код с АЦП.
Таким образом, структурная схема ОЭП должна включать ряд обязательных узлов: АДП (АЦП), отсчетное устройство ОУ с элементами управления и входное устройство, согласующее характеристики перечисленных узлов с параметрами входного сигнала. Более сложные ОЭП содержат дополнительные элементы. Так, ОЭП с функциями регулирования и сигнализации имеют устройства задания вставок зон регулирования и сигнализации, устройства сравнения (нуль-органы), формирующие сигналы регулирования и сигнализации для выдачи во внешнюю цепь и дополнительной индикации на ОУ. Многофункциональные ОЭП используют микропроцессор с перепрограммируемым запоминающим устройством или программируемую схему управления, обеспечивающую измерение, обработку результатов и их индикацию.
Наиболее ответственной операцией, от которой во многом зависят точность, быстродействие и аппаратурные затраты, является аналого-дискретное преобразование (кодирование) с получением на шкале прибора единичного отсчета (аналоговый отсчет). Характер преобразования (кодирования) с принципом управления индексами отсчета определяет вид структурной схемы ОЭП. В простейших ОЭП невысокого класса точности используют единичное параллельное преобразование, при котором X через специальные преобразователи одновременно подается на все индексы шкалы. В приборах более высокого класса измеряемая величина кодируется обычными цифровыми методами с последующим получением сигнала управления индексами отсчета.
3. Нормирование и анализ метрологических характеристик аиу
3.1. Государственная система обеспечения единства измерений. Основные положения
Термины и определения. Метрология ─ (от греч. «метро» ─ мера, «логос» ─ учение) ─ наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Измерение ─ это основное понятие метрологии и определяется как совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения (в явном или неявном виде) измеряемой величины с ее единицей и получение значения этой величины.
Единство измерений – это состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимых первичными эталонами.
Физическая величина – одно из свойств физического объекта (физической системы, явления или процесса), общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них. Количественная определенность физической величины, присущая конкретному материальному объекту, системе, явлению или процессу называется размером физической величины. При выражение размера физической величины в виде некоторого числа принятых для нее единиц мы говорим о значении физической величины.
Единица физической величины ─ физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное единице, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.
Принцип измерения ─ физическое явление или эффект положенное в основу измерений, например применение эффекта Джозефсона для измерения электрического напряжения; применение эффекта Доплера для измерения скорости; использование силы тяжести при измерении массы взвешиванием.
Метод измерения ─ прием или совокупность приемов сравнения измеряемой физической величины с ее единицей в соответствии с реализованным принципом измерений, например измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями (мерами массы с известным значением)
Результат измерения ─ значение величины, полученное путем ее измерения.
Погрешность результата измерений ─ отклонение результата измерений от истинного (действительного) значения измеряемой величины.
Абсолютная погрешность измерения – погрешность измерения, выраженная в единицах измеряемой величины.
Относительная погрешность измерения – погрешность измерения, выраженная отношением абсолютной погрешности измерения к действительному или измеренному значению измеряемой величины в долях или процентах.
Точность результата измерений – одна из характеристик качества измерений, отражающая близость к нулю погрешности результата измерения. Высокая точность измерения соответствует малым погрешностям. Количественно точность оценивают обратной величиной модуля относительной погрешности, например, если погрешность составляет 0,01, то точность равна 100.
Сходимость ─ близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, выполненных повторно одними и теми же средствами, одним и тем же методом в одинаковых условиях и с одинаковой тщательностью. Сходимость измерений отражает влияние случайных погрешностей на результат измерения.
Воспроизводимость ─ характеристика качества измерений, отражающая близость друг к другу результатов измерений одной и той же величины, полученных в разных местах, разными методами и средствами, разными операторами, в разное время, но приведенных к одним и тем же условиям (температура, давление, влажность и др.).
Правильность ─ характеристика качества измерений, отражающая близость к нулю систематических погрешностей в их результатах.
Достоверность ─ характеристика качества измерений, отражающая доверие к их результатам и характеризуется вероятностью (доверительной) того, что истинное значение измеряемой величины находится в указанных границах (доверительных). Измерения делят на достоверные и недостоверные в зависимости от того насколько известны вероятностные характеристики их отклонения от действительного значения измеряемых величин.