WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 23 |

«В. Е. Эрастов, Ю. К. Сидоров, В. Ф. Отчалко ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И ДАТЧИКИ Учебное пособие Томск – 1999 Министерство общего образования Российской Федерации ТОМСКИЙ ...»

-- [ Страница 1 ] --

Томский межвузовский центр

дистанционного образования

В. Е. Эрастов, Ю. К. Сидоров, В. Ф. Отчалко

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

И ДАТЧИКИ

Учебное пособие

Томск – 1999

Министерство общего образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

В. Е. Эрастов, Ю. К. Сидоров, В. Ф. Отчалко

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

И ДАТЧИКИ

Учебное пособие 1999 Рецензент:

доцент кафедры информационно-измерительной техники ТУСУР, к.т.н.

Штарев Н. Н.

Эрастов В. Е., Сидоров Ю. К., Отчалко В. Е.

Измерительная техника и датчики: Учебное пособие. - Томск: Томский межвузовский центр дистанционного образования, 1999. - 178 с.

Излагаются принципы и методы измерений основных электрических и магнитных величин в широком частотном и динамической диапазонах; принципы построения средств измерений и их применение. Рассмотрены основные методы измерения неэлектрических величин электрическими методами. Большое внимание уделено датчикам при измерении неэлектрических величин. Рассмотрены вопросы автоматизации измерений на уровне как приборов, так и измерительных систем с использованием ЭВМ. Особое внимание уделено оценке погрешностей и путям достижения высокой точности измерений.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся на всех формах обучения с использованием дистанционных образовательных технологий.

Эрастов В. Е., Сидоров Ю. К., Отчалко В. Е., Томский межвузовский центр дистанционного образования,

ВВЕДЕНИЕ

Измерение – единственный способ получения количественной информации о величинах, характеризующих те или иные явления и процессы. Но измерение невозможно без специальных технических средств, называемых средствами измерений (СИ). СИ очень разнообразны, в измерительных процедурах находят применение различные виды СИ. Определение понятий, связанных с измерениями и классификацией СИ по различным признакам даны в курсе «Метрология». Наибольшее применение в практике технических измерений находят такие СИ, как измерительные преобразователи и измерительные приборы.

Измеряемые физические величины (ФВ) могут быть аналоговыми и дискретными. Подавляющее большинство измеряемых величин являются аналоговыми, т.е. имеющими бесконечное множество значений в диапазоне измерения и непрерывными во времени. В отличие от аналоговой дискретная ФВ имеет ограниченное число значений в диапазоне измерения. Существуют естественно дискретные величины (например, электрический заряд, который не может быть меньшим заряда электрона). Числовое значение таких ФВ может определяться путём непосредственного счёта её дискретных частей. Это создаёт большие преимущества в измерении дискретных величин. Эти преимущества поставили вопрос об искусственном преобразовании аналоговых величин в дискретные, что достигается в специальных измерительных преобразователях – цифровых измерительных приборах. Таким образом, приборы для измерения аналоговых ФВ могут быть аналоговыми, показания которых являются непрерывной функцией измерений измеряемой величины – аналоговые измерительные приборы (АИП), числовое значение измеряемой ФВ определяется у них по шкале прибора и цифровыми, в которых измеряемая аналоговая величина предварительно преобразуется в дискретную форму и результат измерения представляется в форме числа на цифровом табло – цифровые измерительные приборы (ЦИП). Измерительные приборы для измерения естественно-дискретных величин могут быть только цифровыми.

Достоинства и недостатки АИП и ЦИП будут рассмотрены ниже.

Основой всех измерительных приборов являются измерительные преобразователи. Согласно определению измерительный преобразователь – средство измерений, предназначенное для преобразования измеряемой ФВ в другую величину или сигнал измерительной информации удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований и индикации. Сигналом в общем смысле является физический процесс, отражающий состояние некоторой системы (объекта).

Информация о размере измеряемой ФВ содержится, как правило, в параметрах измерительного сигнала на входе измерительного преобразователя.

Если между параметром выходного сигнала и измеряемой ФВ существует известная функциональная связь, то это параметр называют информативным, при отсутствии такой связи параметр сигнала относится к неинформативным параметрам. В электрорадиоизмерительной технике информативными параметрами могут быть, например, напряжение и сила постоянного тока, напряжение и сила переменного тока, а также его частота, фаза и т.п.

В измерительной технике различают два типа сигналов: образцовые и измерительные.

Образцовые сигналы – это сигналы, характеристики которых априорно известны. Они формируются с помощью образцовых мер и генераторов образцовых сигналов и используются для получения измерительной информации о свойствах объекта исследования путём воздействия на него образцовыми сигналами и измерения параметров сигналов на выходе объекта.

Измерительный сигнал – это сигнал на выходе измерительного преобразователя, некоторые параметры которого характеризуются априорной неопределённостью их значений, но информативный параметр этого сигнала имеет известную функциональную связь с размером измеряемой ФВ.



Реальные измерительные сигналы всегда наблюдаются в условиях воздействия помех, т.е. являются реализацией случайного процесса. Однако в большинстве случаев в описании измерительных сигналов не отражается наличие случайной погрешности, т.е. измерительный сигнал в этом случае является квазидетерминированным так как информативный параметр измерительного сигнала априорно неизвестен. Примером такого сигнала является гармоническое колебание с известной частотой, но неизвестной амплитудой.

При описании измерительных сигналов в измерительной технике широко используются те же математические модели, что и в теории сигналов, т.е. измерительный сигнал, может быть представлен, как и любой сигнал во временной области либо в виде разложения на сумму элементарных, обладающих известными свойствами (например, разложение квазидетерминированного сигнала в ряд Фурье). Находят так же применение полиномы Лежандра, Якоби, ряд Котельникова и др. В цифровой обработке измерительных сигналов используется разложение в ряд по системе функций Уолша, Хаара и др.

Для передачи измерительной информации в измерительной технике широко используется модуляция измерительных сигналов. В измерительной технике находят применение почти все виды модуляции. Способы получения модулированных сигналов и их математическое описание изучаются в теории сигналов и в данном учебном пособии не рассматриваются. Преобразование измерительных сигналов происходящие в измерительных приборах, будут рассмотрены по мере изучения устройства и работы конкретных приборов в последующих разделах учебного пособия. Большое разнообразие измерительных приборов не позволяет рассмотреть особенности устройства и работы каждого из них, но можно выделить и изучить некоторые общие принципы построения их.

Раздел I. ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ

ВЕЛИЧИН

1. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЙ

СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ

Измерение является многооперационной процедурой, содержащей как операции, общие для всех информационных процедур (запоминание, передача, усреднение и т.п.), так и специфические метрологические операции: воспроизведение величин заданного размера; масштабные преобразования (масштабирование). Электрорадиоизмерительные приборы состоят в общем случае из ряда измерительных преобразователей, устройств сравнения, мер и различных вспомогательных устройств. Сигнал, несущий информацию о значении измеряемой величины, претерпевает ряд преобразований для получения нужного выходного сигнала. Каждое преобразование сигнала можно представить происходящим в отдельном звене. Соединение этих звеньев в определённую цепь преобразований носит название структурной схемы измерительного прибора.

Структурные схемы измерительных приборов очень разнообразны, однако в зависимости от метода измерений, который реализован в измерительном приборе, различают два основных вида структурных схем: прямого преобразования и уравновешивающего (компенсационного) преобразования.

Эти схемы существенно различаются по составу результирующей погрешности измерений и её зависимости от погрешностей отдельных преобразователей (звеньев).

Структурная схема прибора прямого преобразования приведена на рис.1.1. Отличительная черта схемы прямого преобразования состоит в том, что все преобразования производятся в прямом направлении от входа к выходу, т.е. предыдущие величины преобразуются в последующие и отсутствует преобразование в обратном направлении.

На рис. 1.1 К1, К2 … Кn – это коэффициенты преобразования соответствующих звеньев. Предположим, что коэффициенты преобразования не зависят от уровня сигнала, т.е. звенья считаются линейными. Очевидно, что коэффициент преобразования измерительного прибора и уравнение измерительного преобразования имеет вид Как следует из структурной схемы прибора прямого преобразования и уравнения (1.2) на работу измерительного прибора будут оказывать влияние неточность и нестабильность коэффициента преобразования каждого звена, а так же помехи и наводки, появляющиеся на выходе любого из звеньев в цепи преобразования. Оценим величину аддитивной и мультипликативной погрешности прибора прямого преобразования, считая, что неточность и нестабильность коэффициента преобразования каждого звена учитывается относительной мультипликативной погрешностью выходного сигнала Кi, а наводки и помехи на выходе каждого звена учитываются абсолютной аддитивной погрешностью выходного сигнала соответствующего звена i (см. рис.1.1). Не нарушая общности решения, для упрощения выкладок предположим, что структурная схема прибора прямого преобразования включает всего два звена. С учетом сказанного, сигнал на выходе первого звена можно записать в виде:

где K1Н – номинальное значение коэффициента преобразования первого звена;

К1 – относительная мультипликативная погрешность коэффициента преобразования;

1 – абсолютная величина помех на выходе первого звена преобразования.

Сигнал на выходе прибора с учётом (1.3) можно записать в виде Абсолютная погрешность преобразования, измерительного прибора запишется по общему правилу и с учётом (1.2) … (1.4) может быть записана в следующем виде (перед соответствующими погрешностями оставлен знак «+»):

Переходя к относительным погрешностям и, пренебрегая величинами второго порядка малости, получим:

Для прибора прямого преобразования, имеющего n звеньев, выражение (1.5) можно переписать в виде Как видно из (1.6) относительные мультипликативные погрешности звеньев суммируются, а аддитивные помехи сказываются тем меньше, чем дальше от входа по цепи преобразований они появляются, и чем больше коэффициент преобразования звеньев (особенно важно иметь большой коэффициент преобразования первого звена).

Приборы прямого преобразования по физическим явлениям, на которых основывается их работа, делятся на: механические, оптико-механические, электромеханические, электротепловые, электронные и др. Для целей электрорадиоизмерений наибольшее применение нашли электромеханические, электротепловые и электронные приборы.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 23 |

Похожие работы:

«2 3 4 Оглавление АННОТАЦИЯ 1. ТРЕБОВАНИЯ К ДИСЦИПЛИНЕ 2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ. 3. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1. СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ 4.2. ТРУДОЁМКОСТЬ МОДУЛЕЙ И МОДУЛЬНЫХ ЕДИНИЦ ДИСЦИПЛИНЫ СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЕЙ ДИСЦИПЛИНЫ 4.3. 4.4. ЛАБОРАТОРНЫЕ/ПРАКТИЧЕСКИЕ/СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ 4.5. САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ Перечень вопросов для самостоятельного изучения 4.5.1. 6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ...»

«М.А. Жукова МЕНЕДЖМЕНТ В ТУРИСТСКОМ БИЗНЕСЕ Допущено Советом Учебно методического объединения вузов России по образованию в области менеджмента в качестве учебного пособия по дисциплине Менеджмент туризма специализации Гостиничный и туристический бизнес специальности Менеджмент организации Третье издание, переработанное и дополненное МОСКВА 2010 УДК 379.85(075.8) ББК 65.433я73 Ж86 Рецензенты: Р.М. Качалов, заведующий лабораторией ЦЭМИ РАН, д р экон. наук, проф., И.А. Рябова, ректор Московской...»

«Весманов С.В., Весманов Д.С. Управление проектами, качеством, персоналом. Учебно-методическое пособие. – М.: Издательство МГПИ, 2010. Оглавление Введение..3 Раздел 1. Управление проектами..5 1.1. Весманов С.В. Программа дисциплины Управление проектами..5 1.2. Весманов С.В. Методические указания для студентов по оценке качества освоения дисциплины Управление проектами.16 1.2. Весманов С.В. Материалы к лекциям по дисциплине Управление проектами..20 Раздел 2. Управление качеством..92 2.1....»

«Kim Fleischer Michaelsen Кормление и питание грудных детей и детей раннего возраста Lawrence Weaver Francesco Branca Aileen Robertson Кормление и питание грудных детей и детей unicef раннего возраста Методические рекомендации для Европейского региона ВОЗ с особым акцентом на республики бывшего Советского Союза Региональные публикации ВОЗ, Европейская серия, 87 № Всемирная организация здравоохранения была создана в 1948 г. в качестве специализированного учреждения Организации Объединенных Наций,...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых (ВлГУ) Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине Энергоэффективные теплоизоляционные материалы. Анализ потребления, технология производства. Сравнительные характеристики, 2013 г. (МДК 01.01) Составители:...»

«При цитировании и использовании материалов, ссылка на источник – www.esoteric4u.com - обязательна! Пособие для Групп Развития Методическое Пособие по работе с Планетарными Каналами Мира Асия (Мира Действия) Дополнительно: Пособие Эзотерическая модель Мира Действия 1 Содержание: Предупреждение Введение Явное, Скрытое и Эзотерическое Значение Дерева Сфирот Наследие Сфиротической Магии Дерево Сфирот – как Спираль Качеств Описание Каналов Мира Асия в их воздействии на Подсознание Скрытое Значение...»

«ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ Рекомендовано Сибирским региональным учебно-методическим центром высшего профессионального образования для межвузовского использования в качестве учебного пособия УДК 620(075.8) ББК 65.291.82я73 Ф94 Рецензенты: Т.В. Меледина, заведующая кафедрой пищевой биотехнологии продуктов из рас тительного сырья СПб ГУНиПТ, др техн. наук, проф., Н.Н. Егорова, гл. внештат. специалист по профилактике Министерства здраво охранения Республики Башкортостан, ученый секретарь...»

«Удмуртский государственный университет НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ по оформлению списка литературы к курсовым и дипломным работам Сост.: Никитина И. В., Гайнутдинова И. Х., Зайцева Л. Е., Попова С. Л. Ижевск 2010 Содержание 1. Оформление курсовых и дипломных работ 2. Оформление списка литературы к курсовым и дипломным работам 3. Библиографическое описание документов Аналитическое описание Сокращения слов и словосочетаний, используемые в списке 13 4. Оформление библиографических...»

«УДК 004:001.8(075) ББК 32.973+20я73 И74 Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине Информационнокоммуникационные технологии в естественнонаучных исследованиях подготовлен в рамках реализации Программы развития федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет (СФУ) на 2007–2010 гг. Рецензенты: Красноярский краевой фонд науки; Экспертная комиссия СФУ по подготовке учебно-методических комплексов дисциплин...»

«Федеральное агенство по образованию РФ Московский Государственный Университет Геодезии и Картографии методические указания по выполнению контрольной работы №2 по курсу: Географическое картографирование общегеографические карты Для студентов V курса заочного факультета Специальность – 01.37.00 Картография Москва 2008 УДК 528.9 составители: Н. А. Билибина, А. А. Макаренко Методические указания по выполнению контрольной работы №2 по курсу Географическое картографирование. Общегеографические...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.