Применение вычислительной техники при измерениях - Страница 2
03.10.2009 19:24
Индекс материала
Применение вычислительной техники при измерениях
Страница 2
Страница 3
Страница 4
Все страницы


Преобразователи, в которых скорость изменения измеряемого механического параметра преобразуется в индуктированную ЭДС, называют индукционным или магнитоэлектрическим (рис. 20).

Индуктивные датчики представляют собой дроссель с изменяющимся воздушным зазором или изменяющейся площадью S поперечного сечения магнитопровода. Выходным параметром является изменение индуктивности L (или полного сопротивления Z) обмотки, надетой на сердечник. Широко распространены также индуктивные преобразователи соленоидного типа с разомкнутой магнитной цепью.
Индуктивные преобразователи с переменным зазором имеют ограниченный диапазон изменений (от 0,01 до 2 мм), так как при большем рабочем зазоре зависимость становится нелинейной. Преобразователи с регулируемой площадью поперечного сечения магнитопровода имеют большую линейность (в диапазоне до 5 8 мм). Преобразователи соленоидного типа пригодны для измерения больших перемещений (до 50-60 мм).
Недостатком индуктивных преобразователей является наличие на выходе постоянной составляющей сигнала, для компенсации которой применяют мостовые или дифференциальные схемы.

 

Рассмотренные ранее приборы предназначаются для измерения одновременно только одной величины и лишь отдельные виды регистрирующих приборов позволяют фиксировать функциональные зависимости от времени нескольких величин. Кроме того, большинство из этих приборов не может быть удалено из места измерения на сколько-нибудь значительное расстояние. Однако при современном состоянии науки и техники управление различного рода технологическими процессами и энергетическими устройствами, оценка технического состояния разнообразных механизмов и эксплуатируемых объектов и проведение сложных научных исследований предъявляют такие требования к измерительной технике, которые не могут быть реализованы рационально с помощью указанных приборов. Требуются измерения большего числа величин, различных как по физической природе, так и по диапазонам их значений, в большом числе точек и за очень ограниченное время. Результаты измерений при этом должны быть сосредоточены в одном центре, причем объекты измерения могут быть удалены на значительное расстояние о этого центра. Очевидно, что возможности человека при использовании обычных измерительных приборов оказываются недостаточными даже для простого наблюдения за их показаниями. Вопрос значительно усложняется, если результатам измерения отдельных величин нельзя сразу сделать требуемых выводов и заключений, а для этого необходима сложная, иногда и срочная обработка получаемой измерительной информации. В то же время не вся поступающая измерительная информация является одинаково важной. В ряде случаев не требуется знать значения всех параметров, характеризующих исследуемый процесс, достаточно иметь информацию только о тех из них, которые вышли за определенные пределы. В этих случаях объем информации, поступающей к оператору, может быть резко сокращен.
Для решения указанным задач применяются измерительные устройства, получившие названия информационно-измерительных систем (ИИС). В этих системах функции отдельных измерительных приборах выполняются единым централизованным автоматическим устройством, связанным с первичными измерительными преобразователями, воспринимающими измерительную информацию о множестве величин или в большом числе точек, и осуществляющим измерение этих величин и обработку полученных результатов измерения по определенной программе с последующей выдачей комплексных данных, общих выводов или команд человеку или управляющей машине.
В соответствии с этим, типовая ИИС включает следующие основные узлы:
1. Комплект измерительных преобразователей, воспринимающих измеряемые физические величины и соединяющих ИИС с исследуемым объектом;
2. Комплектующие устройства, предназначенные для поочередного подключения измерительных преобразователей к системе или временного разделения каналов;
3. унифицирующие (или нормализующие) устройства, осуществляющие преобразование всех измеряемых величин в единую физическую величину, а также операции масштабирования (т.е. изменения по значению) и линеаризации входных величин;
4. измерительные устройства, выполняющие собственно измерительные операции (сравнение с мерой, квантование, кодирование);
5. устройства математической и логической обработки измерительной информации (например, при проведении косвенных или совокупных измерений);
6. устройства хранения информации, состоящие из запоминающих устройств и преобразователей информации в такой вид, который удобен доя дальнейшей переработки (например, ввод в ЭВМ);
7. выходные или регистрирующие устройства, предназначенные для передачи информации человеку.
Кроме того, в ИИС обычно включают логические устройства, которые позволяют, например автоматически, в зависимости от характера измерительных процессов, выбирать шаг квантования по времени и уровню, опрашивать нужный канал и т.д.

Виды ИИС

По признаку выполняемых функций ИИС модно разделить на три группы:
1 группа - ИИС в прямом смысле, выполняющие прямые, косвенные и совокупные измерения; в последних двух случаях - на основе прямых измерений других величин и соответствующей математической обработки. Области применения этих систем - всевозможного рода комплексные исследования научного и производственного характера.
2 группа - ИИС, осуществляющие функции измерения и контроля либо технологического процесса, либо качества выпускаемой продукции. Системы, выполняющие только функции контроля, получили название систем автоматического контроля (САК). Следует только различать системы, предназначенные для контроля технологических процессов, которые называют также машинами централизованного контроля, и системы, выполняющие контроль качества продукции и ее сортировку.
Контролем называют процесс получения информации и состоянии контролируемого объекта путем сравнения значений параметров, характеризующих объект, с значениями этих параметров, принятых за нормальные (допустимые). Таким образом, результатом контроля является не численное значение контролируемого параметра, и этим контроль отличается от измерения, а лиши информация о том, находится ли значение в норме или отклоняется от нее, о чем дается соответствующий сигнал. Это, естественно, относится к простейшему случаю контроля отдельных, независимых параметров. В более сложных случаях, когда требуется иметь суждение о контролируемом процессе в целом, характеризуемом многими параметрами, часть функционально между собой связанными, САК должна либо сама выполнять автоматически обработку получаемой информации, либо выдавать эту информацию в соответствующей форме для ввода в вычислительные и управляющие машины. Хотя контроль по результатам выдаваемой информации отличается от измерения, однако СК по устройству отдельных элементов и выполняемых ими функций имеют много общего с ИИС. Кроме того, ряд САК помимо контроля производят и измерения. Все это дает основание рассматривать САК как одну из разновидностей ИИС.