Информационно-измерительные системы.

Вторичная аппаратура состоит из блоков, которые осуществляют измерение электрического сигнала, его усиление, последующее преобразование и регистрацию полученной информации. Некоторые измерительные системы

содержат также блоки первичной обработки поступающей информации. Выбор вторичного аппаратурного комплекса зависит от характера изменения изучаемой величины во времени. Поэтому вторичную аппаратуру подразделяют на два основных вида: системы для измерения и регистрации статических величин и системы для регистрации и анализа динамических процессов.

Измерительные цепи прямого преобразования характеризуются последовательным преобразованием информации без использования обратной связи. При этом результирующая чувствительность всего канала определяется произведением чувствительности всех составляющих его преобразователей, а результирующая погрешность также определяется погрешностью всех элементов, включая усилитель.

Цепи прямого преобразования обеспечивают очень высокое быстродействие и находят широкое применение в измерительных системах, предназначенных для исследования динамических процессов.

В методе уравновешивающего измерения (нулевом методе) используются две цепи преобразователей: цепь прямого преобразования и цепь обратного преобразования, которая вырабатывает сигнал, однородный с измеряемой величиной и уравновешивающий ее. В этом случае цепь прямого преобразования служит лишь для обнаружения степени неравновесия, при этом не предъявляется высоких требований к стабильности коэффициента усиления, а погрешности измерительной цепи определяются почти исключительно погрешностью обратного преобразования.

При использовании первичных приборов с индуктивными и резисторными преобразователями их обычно включают в мостовую цепь. Сигнал разбаланса моста при измерении датчиком очень малых перемещений (деформаций) может составлять доли милливольта, поэтому, прежде чем подать сигнал на вход регистрирующего прибора, его усиливают. В зависимости от того, питается ли мост постоянным или переменным током, используют усилители постоянного тока и усилители на несущей частоте.

Самопишущие приборы позволяют получать на движущейся диаграммной бумаге видимую запись процесса (чернилами, электротермическим способом и др.).

Светолучевые осциллографы являются наиболее распространенными регистрирующими приборами. Они позволяют осуществить синхронную запись на светочувствительной бумаге или пленке до 14—20 изучаемых процессов.

Магнитографы позволяют записывать электрический сигнал на движущейся магнитной ленте и воспроизводить его в аналоговой форме.

Электронно-лучевые осциллографы используют при регистрации кратко- временных (импульсных) и высокоскоростных процессов: при изучении распространения волн напряжений в элементах конструкций, при высокоскоростном деформировании образцов материала, исследовании воздействия ударных волн при взрыве и др.

 

Информационно-измерительные системы

Вторичная аппаратура состоит из блоков, которые осуществляют измерение электрического сигнала, Некоторые измерительные системы содержат также блоки первичной обработки. Выбор вторичного аппаратурного комплекса зависит от характера изменения изучаемой величины во времени. Поэтому вторичную аппаратуру подразделяют на два основных вида: системы для измерения и регистрации статических величин и системы для регистрации и анализа динамических процессов. При изучении динамических процессов в аппаратурном комплексе используются измерительные цепи прямого преобразования и регистрирующие приборы, В аппаратуре для измерения статических величин применяют измерительные цепи уравновешивающего преобразования, Измерительные цепи прямого преобразования характеризуются последовательным преобразованием информации без использования обратной связи.В методе уравновешивающего измерения (нулевом методе) используются две цепи преобразователей: цепь прямого преобразования и цепь обратного преобразования. В этом случае цепь прямого преобразования служит лишь для обнаружения степени неравновесия, при этом не предъявляется высоких требований к стабильности коэффициента усиления, а погрешности измерительной цепи определяются почти исключительно погрешностью обратного преобразования. Используемые во вторичной аппаратуре для измерения и регистрации квазистатических и динамических процессов цепи прямого преобразования подразделяются на цепи согласования сопротивления выхода электрического преобразователя с входным сопротивлением регистрирующего прибора, делители тока (напряжения) и неравновесные мосты. Первые используются для согласования генераторных преобразователей с входным сопротивлением усилителей или регистрирующих приборов, вторые предназначены для включения параметрических преобразователей. При испытании объекта кратковременным импульсом или ударным воздействием бывает необходимо измерить только динамическую составляющую исследуемого процесса. В этом случае используют потенциометрическую схему включения резисторов. Регистрация динамических процессов осуществляется самопишущими приборами, светолучевыми, электроннолучевыми осциллографами и магнитографами. Выбор регистрирующей аппаратуры предопределяется характером исследуемого процесса, его продолжительностью и требуемой формой записи полученной информации. Самопишущие приборы позволяют получать на движущейся диаграммной бумаге видимую запись процесса, область применения самописцев ограничена регистрацией низкочастотных процессов. Самописцы используются при регистрации достаточно длительных процессов. Светолучевые осциллографы являются наиболее распространенными регистрирующими приборами. Они позволяют осуществить синхронную запись на светочувствительной бумаге или пленке. К основным узлам осциллографа относятся: блок гальванометров, оптическая система и механизм протягивания фотоленты с заданной скоростью. К осциллографу обычно прилагается комплект гальванометров При выборе типа гальванометра учитывается характер регистрируемого процесса. Магнитографы позволяют записывать электрический сигнал на движущейся магнитной ленте и воспроизводить его в аналоговой форме. Запись на магнитной ленте имеет ряд преимуществ. Прежде всего, это

воспроизведение сигнала в виде электрического тока, который удобен для автоматизированного анализа, для дискретизации и преобразования в кодированную форму; кроме того, возможность перезаписи процесса и многократного использования магнитной ленты. Наиболее рационально применять магнитографы для длительной регистрации случайных процессов с последующей обработкой информации с помощью специализированных статистических анализаторов. Электронно-лучевые осциллографы используют при регистрации кратковременных (импульсных) и высокоскоростных процессов: при изучении распространения волн напряжений в элементах конструкций, при высокоскоростном деформировании образцов материала, исследовании воздействия ударных волн при взрыве и др. Во вторичной аппаратуре для измерения и регистрации статических величин используются, как правило, измерительные цепи уравновешивающего преобразования. По сравнению с прямым преобразованием нулевой метод позволяет существенно повысить показатели точности аппаратуры и расширить на несколько порядков ее измерительный диапазон. Измерительные уравновешивающие преобразования выполняются с помощью равновесных мостовых цепей с использованием следящего или программного уравновешивания.