- •Значение дисциплины "ПиПии" в подготовке инженеров-метрологов. Цели и задачи дисциплины ПиПии, ее связь с другими дисциплинами
- •Основные параметры измерительных преобразователей и их погрешности: систематические и случайные, аддитивные и мультипликативные. Суммирование погрешностей
- •Схемы формирования сигналов. Схемы формирования сигналов генераторных измерительных преобразователей. Условие согласования измерительных преобразователей по току, напряжению, мощности.
- •Основные характеристики магнитных материалов
- •Физические основы преобразования магнитных величин в электрические. Методы и средства преобразования магнитных величин в электрические сигналы.
- •Магнитные измерительные преобразователи: измерительные катушки, схемы включения в измерительную цепь. Веберметры. Метрологические характеристики. Схемы формирования электрических сигналов.
- •Магнитные измерительные преобразователи - измерительные преобразователи, основанные на эффекте Холла. Метрологические характеристики. Схемы формирования электрических сигналов.
- •Магнитные измерительные преобразователи: квантовые магнито-измерительные преобразователи. Метрологические характеристики. Схемы формирования электрических сигналов.
- •Преобразователи магнитной индукции, магнитного потока и напряженности магнитного поля в электрические величины. Преобразователи на основе эффекта Джозефсона. Метрол хар-ки.
- •19.Преобразователи электрических величин в электрические. Шунты, добавочные сопротивления, делители напряжения, аттенюаторы, измерительные трансформаторы тока и напряжения.
- •21. Основные параметры тока и напряжения
- •22 Определение функции преобразования измерительных преобразователей
- •23 Основные типы детекторов
- •24 Классификация и определение измерительных сигналов
- •25 Основные понятия в области цифровых измерительных преобразователей: дискретизация во времени, квантование по уровню, цифровое кодирование. Погрешности дискретизации и квантования сигналов.
- •27. Преобразователи линейных и угловых перемещений в цифровой код. Устройство и принцип действия преобразователей. Схемы включения в электрическую цепь. Коды Грея. Оптоэлектронные пары.
- •Преобразователя частоты в цифровой код
- •29.Измерительные преобразователи отношения частот в цифровой код. Устройство и принцип действия, временные диаграмм. Основные метрологич. Хар-ки и оценка погрешности
- •33. Аналого-цифровые преобразователи, реализующие времяимпульсный метод преобразования. Устройство, принцип действия, основные метрологические характеристики и оценка погрешности преобразования.
- •37. Цифроаналоговые измерительные преобразователи. Устройство и принцип действия, основные метрологические характеристики. Передаточная функция. Оценка погрешности преобразования.
- •38. Преобразователи электрических величин в неэлектрические. Принцип работы, устройство и характеристики магнитоэлектрического измерительного преобразователя.
- •39. Преобразователи электрических величин в неэлектрические. Принцип работы, устройство и характеристики электромагнитных ип.
- •40.Преобразоаватели электрических величин в неэлектрические. Принцип работы, устройство и характеристика электродинамических ип.
- •41. Преобразователи электрических величин в неэлектрические Принцип работы, устройство и характеристики электростатических ип.
- •42.Преобразователи электрических величин в неэлектрические. Электрооптические устройства индикации. Индикаторные устройства на основе светоизлучающих и светоотражающих элементов.
- •43.Преобразователи электрических величин в неэлектрические. Электронно-лучевая трубка. Устр и принц дейст, основные характеристики.
- •44. Регистрация измерительной информации. Графическая запись. Устроиство и принцип действия перьевого самописца с подвижной катушкой.
- •45.Регистрация измерительной информации. Самопишущие электромеханические преобразователи.
- •46. Регистрация измерительной информации. Электронная регистрация измерительной информации и её воспроизведение.
- •47 Регистрация измерительной информации. Магнитная запись и воспроизведение аналоговых сигналов. Устройство и принцип действия измерительных преобразователей.
- •49 Регистр-я измер-ой информации. Магнитная запись и воспроизведение цифровых сигналов. Способ записи с групповым кодированием. Устройство и принцип действия измерительных преобразователей.
- •50 Регистр-я измер-ой информации. Магнитная запись и воспроизведение цифровых сигналов. Способ записи по способу с фазовой модуляцией. Устройство и принцип действия измерительных преобразователей.
- •51 Регистрация измерительной информации. Лазерная запись и воспроизведение цифровых сигналов. Устройство и принцип действия измерительных преобразователей.
- •52 Регистрация измерительной информации. Магнитооптические(мо) носители информации и измерительные преобразователи, используемые для записи и воспроизведения сигналов.
- •54. Электрические информационные сигналы. Основные параметры, классификация. Основные источники погрешностей в системе первичной обработки информации.
- •Нормирование измерительной информации. Нормирующие измерительные преобразователи сигналов измерительной информации.
- •56.Нормирование измерительной информации. Нормирующие измерительные преобразователи сигналов измерительной информации.
- •59. Нормирование измерительной информации. Резонансные схемы включения измерительных преобразователей.
- •61. Нормирование измерительной информации. Линии связи измерительных преобразователей и нормирующих измерительных преобразователей.
- •62. Нормирование измерительной информации. Компенсация температурной погрешности измерительных преобразователей, уменьшение влияния помех в измерительных цепях.
- •63. Преобразование сигналов измерительной информации. Линеаризация функций преобразования. Аналоговые и цифровые методы линеаризации. Технические параметры. Погрешности преобразования.
- •64. Преобразование сигналов измерительной информации. Линеаризация характеристик преобразования. Выбор линейного участка функции преобразования.
- •65. Преобразование сигналов измерительной информации. Линеаризация характеристик преобразования. Дифференциальное включение двух нелинейных преобразователей.
- •66. Преобразование сигналов измерительной информации. Коррекция нелинейности характеристики измерительной схемы с параметрическими пре-образователями.
- •67. Преобразование сигналов измерительной информации. Линеаризация характеристик преобразования. Коррекция погрешности нелинейности обработкой измерительного сигнала.
- •68. Преобразование сигналов измерительной информации. Линеаризация характеристик преобразования. Коррекция результатов преобразования введением поправок.
- •69. Преобразование сигналов измерительной информации. Линеаризация характеристик преобразования разбиением ее на участки.
- •70. Преобразование сигналов измерительной информации. Цифровые методы линеаризации.
- •71. Преобразование сигналов измерительной информации. Бесконтактная передача информации. Структурные схемы передающих и приемных устройств.
- •72. Преобразование сигналов измерительной информации. Временное и частотное мультиплексирование сигналов измерительной информации.
- •73. Обработка сигналов измерительной информации. Вычисление ре-зультатов косвенных, совокупных и совместных измерений.
- •74. Обработка сигналов измерительной информации. Сглаживание данных.
- •75. Обработка сигналов измерительной информации. Статистическая обработка результатов измерений с целью повышения точности измерительных операций.
- •76. Обработка сигналов измерительной информации. Вычисление ста-тистических характеристик измеряемых величин.
- •77. Обработка сигналов измерительной информации. Вычисление ста-тистических характеристик случайных процессов.
- •79. Обработка сигналов измерительной информации. Централизованная и децентрализованная обработка информации.
- •80. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Вихретоковые ип. Устройство и принцип действия.
- •81. Вихретоковые ип. Фазовый метод выделения измерительной информации.
- •82. Вихретоковые ип. Амплитудный метод выделения измерительной информации.
- •83. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Электроконтактные преобразователи.
- •84. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Электронный индикатор контакта.
- •85. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Фотоэлектрические преобразователи и приборы на их основе.
- •86. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Преобразователь фотоэлектрический сортировочный.
- •87. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Линейный растровый фотоэлектрич. Преобразователь. Временные диаграммы перемещения с делением шага на 4.
- •88. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Круговой растровый фотоэлектрический преобразователь.
- •89. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Преобразователь линейных перемещений на дифракционных решетках.
- •90. Основные направления автоматизации приборов для измерения геометрических величин. Координатные измерительные машины.
- •91. Основные напрвления автоматизации приборов для измерения геометрических величин. Электронные уровни.
- •92. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Структурная схема чувствительного элемента электронного уровня.
- •94. Измерение электрических и неэлектрических величин с помощью ип. Кругломеры. Схема автоматического центрирования.
- •95. Основные направления автоматизации приборов для измерения геометрических величин. Фотоэлектрические автоколлиматоры. Схема фотоэл. Автоколлиматора.
- •96. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью измерительных преобразователей. Фотоэлектрические автоколлиматоры. Фотоэлектрический автоколлиматор.
- •97. Основные напрвления автоматизации приборов для измерения геометрических величин. Одночастотный лазерный интерферометр.
- •98. Основные направления автоматизации приборов для измерения геометрических величин. Двухчастотный лазерный интерферометр.
85. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Фотоэлектрические преобразователи и приборы на их основе.
Фотоэлектрические преобразователи широко используют в контрольно-сортировочных автоматах в качестве первичного преобразователя размера, измерителей перемещения в станках, координатных измерительных машинах и универсальных приборах (штангенприборах, микрометрах и индикаторных головках) а также для измерения углов.
Принцип действия фотоэлектрических приборов основан на преобразовании светового потока (от лампы или лазера), проходящего через промежуточный измерительный элемент в электрический сигнал с помощью фотоприемников. В зависимости от используемого промежуточного элемента преобразователи делятся на сортировочные (с вращающимся зеркалом); растровые (со штриховыми шкалами) и дифракционные (с дифракционными решетками).
86. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Преобразователь фотоэлектрический сортировочный.
Сортировочные фотоэлектрические преобразователи построены на базе пружинно-оптического механизма оптикатора (рисунок 3.16,а). Измерительный стержень 11, соприкасающийся с деталью 13 и подвешенный на плоских пружинах 12 в виде мембран, поворачивает рычаг 10, который в свою очередь растягивает скрученную ленту 1, от чего поворачивается закрепленное на ней зеркальце 6. На это зеркальце проецируется световая метка с помощью источника света 5, конденсора 4, диафрагмы 3 и объектива 2.
а – принципиальная схема; б – схема подключения Рисунок 3.16 – Преобразователь фотоэлектрический сортировочный
|
Отраженная световая метка 8 попадает на шкалу 7 и блок фоторезисторов 9. Число фоторезисторов определяет число размерных групп сортировки. Для регулировки цены деления используется винт 14, который изменяет плечо 1 плоской пружины 16. Установка нуля (тонкая настройка) производится винтом 15, который, деформируя плоскую пружину, изменяет натяжение скрученной ленты. Грубая настройка производится поднятием и опусканием преобразователя в стойке относительно столика, на котором устанавливается деталь. Наличие шкалы облегчает настройку и обслуживание прибора. При попадании световой метки на любой фоторезистор его электрическое сопротивление резко уменьшается, что вызывает срабатывание порогового элемента (на рисунке 3.16,б реле P1), замыкание контактов 1 и 2 реле и выдачу команды на исполнительный элемент, например электромагнит сортировки 3. |
По этой схеме построены фотоэлектрические преобразователи типа ПФС. Они различаются по числу групп сортировки – от 10 до 50. Важным показателем преобразователя является время установления выходного сигнала, которое составляет 0,1 – 0,2 с, что позволяет контролировать на автомате до 5 – 10 деталей в секунду.
87. Измерение неэлектрических и электрических величин с помощью ип. Линейный растровый фотоэлектрич. Преобразователь. Временные диаграммы перемещения с делением шага на 4.
В настоящее время для высокоточных измерений линейных и угловых перемещений в широких диапазонах (до 3 м) применяют растровые и дифракционные измерительные устройства. Основа растрового устройства – растр, представляющий собой стеклянную пластинку (пропускающий растр) или зеркальную металлическую пластину (отражательный растр), на которые нанесены параллельные непрозрачные штрихи с шагом q от 0,1 до 0,001 мм, причем обычно ширина штриха равна ширине прозрачного участка. Соотношение между шириной штриха b и шириной зрачка а может быть различным. Чаще применяются растры, у которых ширина штриха равна ширине зрачка, т. е. а = b (измерительные растры) или ширина штриха во много раз меньше ширины зрачка, т.е. b << a (штриховые меры).
Растровое звено применяется в серийно выпускаемом ЛИПО преобразователе модели 19000 (рисунок 3.17). Основой преобразователя является сопряжение растров – измерительного 12 и индикаторных 7 и 11. Измерительный растр представляет собой совокупность темных штрихов, нанесенных на поверхность стеклянной пластины 6 с шагом q1 = 4 мкм. Ширина штрихов b и ширина зрачков а равны. Длина измерительного растра несколько больше диапазона измерений (10 мм). Измерительный растр жестко связан с подвижным стержнем 2, контактирующим с контролируемой деталью 1. Неподвижные индикаторные растры 7 и 11 подобны измерительному по шагу q2 = 4 мкм, но значительно меньше по длине. Растр 7 сдвинут по пространственной фазе на π/2 относительно растра 11 для определения направления перемещения растра 12 и возможности деления шага растра на 4. Измерительный и индикаторный растры совмещены таким образом, что их штрихи параллельны. |
Рисунок 3.17 – Линейный растровый фотоэлектрический преобразователь |
В этом случае при перемещении пластины 6 с измерительным растром 12 относительно пластины 8 с индикаторными растрами 7 и 11 в направлении, перпендикулярном к их штрихам, освещенность за растровым полем периодически изменяется (за один шаг растра 4 мкм проходят комбинационные светлая и темная полосы), вызывая синусоидальные (так предусмотрено конструкцией) колебания тока в фотоприемниках 9 и 10. Пространственный сдвиг растров 7 и 11 на π/2 вызывает электрический сдвиг синусоидальных токов также на π/2 в фотоприемниках 9 и 10, что позволяет осуществить деление шага 4 мкм на четыре (по схеме, изображенной на рисунке 2.9), т.е. получить дискретность отсчетного устройства 1 мкм. Подсветка растров осуществляется двумя светодиодами 4 и 3, расположенными на неподвижной плате 5.
Для обеспечения работоспособности растров с таким малым шагом в них обеспечено беззазорное сопряжение с помощью введения в контакт рабочих плоскостей растров (измерительного и индикаторного) слоя иммерсионной жидкости (кремний органический полиметилсилоксановый раствор). Этот слой жидкости позволил также уменьшить оптические потери, обеспечить смазку трущихся поверхностей растров и выполнения роли демпфера, ограничивающего скорость перемещения.