- •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.
97. Основные напрвления автоматизации приборов для измерения геометрических величин. Одночастотный лазерный интерферометр.
Лазерные измерители перемещений (в дальнейшем лазерные интерферометры) предназначены для прецизионных измерений линейных, угловых перемещений, контроля прямолинейности и перпендикулярности, а также скорости перемещения контролируемого объекта. Лазерный интерферометр измеряет длину методом непосредственного отсчета путем сравнения ее с длиной волны стабилизированного по частоте лазера. Сравнение измеряемой длины осуществляется двухлучевым интерферометром. Одна часть излучения направляется на подвижное зеркало, установленное на объекте, линейное перемещение которого необходимо измерять, другая на неподвижное зеркало. Смещение зеркала (отражателя) на половину длины волны излучения, т.е. на одну интерференционную полосу соответствует одному периоду в изменении светового потока. Число полос подсчитывается электронным счетчиком с фотоприемника и измеряемая длина вычисляется по формуле L = N·λвозд/2, где N порядок интерференции, т.е. целая и дробная части числа полос;λвозд = λвак/hвозд, λвак — длина волны излучения в вакууме; hвозд — показатель преломления воздуха. Таким образом, измерение длины обязательно должно сопровождаться прохождением отражателем контролируемого расстояния.
По характеру обработки информационного сигнала лазерные интерферометры делятся на амплитудные и фазовые. В амплитудных и фазовых системах сигнал измерительной информации снимается с фотоприемника, установленного в поле интерференции двух световых волн: информационной, оптическая длина пути которой определяется контролируемым перемещением, и опорной с постоянной оптической длиной пути. При этом оптическая разность хода двух интерферирующих волн пропорциональна контролируемому перемещению. Оптические частоты интерференцирующих световых волн в амплитудных системах равны между собой, а в фазовых отличаются друг от друга.
В амплитудных системах частота f переменной составляющей сигнала измерительной информации определяется скоростью перемещения контролируемого объекта и изменяется от 0 до 1 МГц в диапазоне скоростей от 0 до 20 м/мин. С такой зависимостью частоты от скорости перемещения необходимо после фотоприемника применять широкополосные усилители, что приводит к снижению помехоустойчивости. Следует также отметить сильную зависимость чувствительности от скорости перемещения. Минимальная дискретность отсчета 0,08 мкм.
Фазовые системы лишены тех недостатков, которые имеют амплитудные. В них перемещение преобразуется в сдвиг фазы синусоидального выходного сигнала, несущая частота которого равна разности частот интерферирующих световых волн.
На рисунке 4.13 представлена схема лазерного интерферометра. Принцип действия его основан на волновом способе преобразования, при котором фазовый сдвиг световых волн преобразуется в фазовый сдвиг электрического сигнала заданной несущей частоты f = 8 МГц. Этот способ обусловливает простоту оптической схемы (одночастотный лазер и неполяризационная оптика) и большой диапазон разности частот интерферирующих световых волн от единиц до сотен мегагерц (т.е. скорость контролируемых перемещений до 100 м/мин).
Рисунок 4.13 Одночастотный лазерный интерферометр
Световой поток лазера 1 через коллиматор 2 направляется на светоделительный кубик 3, где разделяется на информационный I и опорный II световые потоки. Поток I проходит на подвижный отражатель 5 и возвращается на акустооптический модулятор 6, куда попадает и поток II после прохождения им опорного расстояния до отражателя 4. Генератором 16 возбуждается в модуляторе бегущая ультразвуковая волна на частоте 8 МГц. После модулятора в результате наложения потоков I и II на фотоприемнике выделяется сигнал с разностной частотой 8 МГц, фаза которого пропорциональна контролируемому перемещению. Причем изменению фазы на один период соответствует перемещение отражателя 5 на 0,316 мкм. Измерительный сигнал с фотоприемника 7 через усилитель 8 поступает на фазометр 9. Туда же поступает опорный сигнал с генератора 16. В результате сравнения измерительного и опорного сигналов в реверсивном счетчике 10 подсчитывается число фазовых циклов, и после умножения в блоке 11 на масштабный коэффициент результат выводится на цифровой дисплей 12.
Значение масштабного коэффициента корректируется (из-за изменения внешних условий) по результатам измерения нормированного расстояния l в базовом канале до отражателя 15. В зависимости от полученного числа фазовых циклов (т.е. интерференционных полос) на фотоприемнике 14 по сравнению с номинальным числом при нормальных условиях измерений изменяется значение масштабного коэффициента в блоке 13, и это значение подается на блок умножения 11.
Изменение характеристик фотоприемников, колебание уровня мощности излучения и т.п. уменьшает надежность и стабильность одночастотных лазерных интерферометров.