- •В.О. Яцук автоматизовані засоби метрологічного забезпечення
- •16. Кодокеровані міри ємності 174
- •17. Модуль інтелектуального інтерфейсу перетворювачів 212
- •Перелік скорочень, символів та термінів
- •1. Єдність вимірювань та способи її досягнення
- •1.1. Єдність та метрологічне забезпечення вимірювань
- •1.2. Метрологія – фундамент сучасної науки і техніки
- •1.3. Метрологічне забезпечення, основні поняття
- •1.4. Методи метрологічної перевірки
- •1.5. Особливості проведення метрологічної перевірки
- •2. Багатозначні міри електричних величин
- •2.1. Забезпечення безперервного контролю процесів вимірювань
- •2.2. Аналіз можливих шляхів підвищення метрологічної надійності засобів електричних вимірювань
- •2.3. Корекція похибок звт з допомогою кодокерованих мір
- •2.4. Структурні схеми калібраторів активних та пасивних електричних величин
- •3. Міри е.Р.С., напруги та струму
- •3.1. Міри електрорушійної сили та напруги
- •3.2. Міри напруги на основі стабілітронів
- •3.3. Джерела опорної напруги на основі ширини забороненої зони напівпровідника
- •3.4. Перспективні напрямки розвитку джерел опорної напруги
- •4. ПрецИзійні масштабні вимірювальні перетворювачі
- •4.1. Вимоги до масштабних перетворювачів
- •4.2. Способи коригування випадкових похибок масштабних перетворювачів
- •4.3. Підсилювачі з мдм–перетворенням
- •4.4. Корекція випадкових похибок в підсилювачах з періодичною корекцією дрейфу
- •4.5. Широкосмугові двоканальні підсилювачі
- •4.6. Пристрої гальванічного розділення
- •5. Прецизійні генератори синусоїдної напруги
- •5.1. Методи побудови генераторів та їх основні характеристики
- •5.2. Низькочастотні rс-генератори
- •5.3. Способи стабілізації амплітуди коливань
- •5.4. Високочастотні lc-генератори
- •5.5 Стабілізація частоти генераторів
- •6. Функціональні генератори
- •6.1. Методи побудови, основні технічні характеристики
- •6.2. Помножувачі ємності
- •6.3. Перетворювачі трикутник–синус
- •6.1. Методи побудови, основні технічні характеристики
- •6.2. Помножувачі ємності
- •6.3. Перетворювачі трикутник–синус
- •7. Комутаційні елементи
- •7.1. Заступна схема комутаційних елементів
- •7.2. Електромеханічні комутаційні елементи
- •7.3. Комутаційні елементи на біполярних транзисторах
- •7.4. Комутаційні елементи на польових транзисторах
- •7.5. Оптоелектронні ключі
- •8. Кодокеровані подільники напруги та струму
- •8.1. Резистивні ккп
- •8.2. Ккп з широтно–імпульсною модуляцією (шім)
- •8.3. Ккп на базі магнітних компараторів постійного струму
- •8.4. Індуктивні ккп
- •9. Методи побудови калібраторів постійного струму і напруги постійного струму
- •9.1. Принципи побудови калібраторів
- •9.2. Калібратори на базі магнітних компараторів постійного струму
- •9.3. Калібратори на базі індуктивних подільників напруги
- •9.4. Калібратори на основі подільників з шім-перетворенням
- •9.5. Розширення границь відтворення напруг постійного струму
- •9.6. Розширення границь відтворення постійного струму
- •9.7. Структури серійних калібраторів напруги постійного струму та постійного струму
- •9.8. Характеристики серійних калібраторів постійної напруги і струму
- •10. Калібратори змінних напруги та струму
- •10.1. Функціональна схема калібраторів змінних напруг і струму
- •10.2. Система автоматичного регулювання амплітуди гоч
- •10.3. Стабілізація частоти методом синтезу частот
- •10.4. Вдосконалення підсилювачів високої напруги
- •11. Багатозначні кодокеровані міри опору
- •11.1. Особливості вимірювання та відтворення електричного опору
- •Значення вимірювальних струмів та напруг для різних значень відтворювальних опорів
- •11.2. Традиційні міри електричного опору
- •11.3. Кодокеровані магазини опору
- •11.4. Кодокеровані магазини провідності
- •12. Імітатори електричного опору
- •12.1. Методи імітації електричного опору
- •12.2. Низькоомні імітатори опору
- •12.3. Середньоомні імітатори опору. Автоматизований вибір піддіапазонів відтворення
- •12.4. Кодокеровані високоомні міри
- •13. Дистанційне передавання значень електричного опору
- •13.1. Підвищення метрологічної надійності резистивних вимірювальних каналів
- •13.2. Чотирипровідні кодокеровані імітатори опору
- •13.3. Кодокеровані імітатори активного електричного опору
- •13.4. Аналіз частотних властивостей імітаторів активного опору
- •13.5. Коригування похибок кодокерованих мір для дистанційного передавання значень опору
- •14. Методи побудови кодокерованих мір імпедансу
- •14.1. Трансформаторні міри імпедансу
- •14.2. Коригування похибок трансформаторних мір імпедансу
- •14.3. Активні імітатори імпедансу
- •14.4. Міри реактивності на потенційно-стійких елементах
- •14.5. Міри кодокерованих реактивностей із втратами
- •15. Кодокеровані Міри індуктивності
- •15.1. Міри індуктивності і взаємоіндуктивності (однозначні та з ручним управлінням)
- •15.2. Вимоги до кодокерованих мір індуктивності
- •Параметри кодокерованої міри індуктивності
- •15.3. Аналіз традиційних шляхів реалізації кодокерованих мір індуктивності
- •15.4. Обґрунтування методу побудови кодокерованих мір індуктивності
- •15.5. Особливості побудови широкодіапазонних кодокерованих мір індуктивності
- •15.6. Аналіз похибок кодокерованих мір індуктивності
- •16. Кодокеровані міри ємності
- •16.1. Однозначні та багатозначні з ручним керуванням міри ємності
- •16.2. Кодокеровані міри ємності
- •16.3. Помножувачі ємності
- •Для вхідного вузла схеми запишемо два рівняння Кірхгофа
- •16.4. Розширення діапазонів відтворення кодокерованих мір ємності
- •17. Модуль інтелектуального інтерфейсу перетворювачів
- •17.1. Основна мета впровадження стандарту ieee–p1451
- •17.2. Коротка історія виникнення інтелектуального інтерфейсу
- •17.3. Ключові технічні особливості
- •17.4. Модуль інтелектуального інтерфейсу
- •17.5. Сторінки електронних даних перетворювачів
- •17.6. Цифровий Інтерфейс
- •17.7. Функції дій “Plug and Play”
- •17.8. Шифрування фізичних одиниць в інтерфейсі іеее-1451.2
- •Шифрування фізичних одиниць в інтерфейсі іеее-1451.2
- •Канал седп
- •Перелік посилань
- •Навчальне видання
- •Автоматизовані засоби метрологічного забезпечення
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
В.О. Яцук автоматизовані засоби метрологічного забезпечення
конспект лекцій
для студентів Інституту комп’ютерних технологій, автоматики та метрології
Затверджено
на засіданні кафедри метрології, стандартизації та сертифікації
Протокол №__
від __________ р.
Львів 2012
Яцук В.О. Автоматизовані засоби метрологічного забезпечення: Конспект лекцій для студентів Інституту комп’ютерних технологій, автоматики і метрології – Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка». – 2012. - 242 с.
У конспекті лекцій охоплені питання як автоматизації процесу повірки засобів вимірювальної техніки в цілому, так і основних методів їх автокалібрування з допомогою кодокерованих мір, а також методів побудови прецизійних кодокерованих мір електричних величин. Подаються основні технічні особливості побудови кодокерованих мір-калібраторів активних та пасивних електричних величин на основі імітаторів. Наводяться приклади реалізації інваріантних до зміни умов довкілля прецизійних мікропроцесорних кодокерованих мір. Описуються особливості використання сучасних інтелектуальних інтерфейсів.
Укладач - В. Яцук, д.т.н., професор кафедри МСС
Відповідальний за випуск – П. Столярчук, д.т.н., професор, завідувач кафедри МСС
Рецензенти: Р. Байцар, д.т.н., професор
Є. Походило, д.т.н., професор кафедри МСС
ЗМІСТ
ЗМІСТ 3
ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ, СИМВОЛІВ ТА ТЕРМІНІВ 6
1. Єдність вимірювань та способи її досягнення 7
1.1. Єдність та метрологічне забезпечення вимірювань 7
1.2. Метрологія – фундамент сучасної науки і техніки 8
1.3. Метрологічне забезпечення, основні поняття 9
1.4. Методи метрологічної перевірки 11
1.5. Особливості проведення метрологічної перевірки 13
2. БАГАТОЗНАЧНІ МІРИ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЕЛИЧИН 16
2.1. Забезпечення безперервного контролю процесів вимірювань 16
2.2. Аналіз можливих шляхів підвищення метрологічної надійності засобів електричних вимірювань 20
2.3. Корекція похибок ЗВТ з допомогою кодокерованих мір 23
2.4. Структурні схеми калібраторів активних та пасивних електричних величин 28
3. Міри е.р.с., напруги та струму 33
3.1. Міри електрорушійної сили та напруги 33
3.2. Міри напруги на основі стабілітронів 35
3.3. Джерела опорної напруги на основі ширини забороненої зони напівпровідника 40
3.4. Перспективні напрямки розвитку джерел опорної напруги 43
4. прецИзійні масштабні вимірювальні перетворювачі 47
4.1. Вимоги до масштабних перетворювачів 47
4.2. Способи коригування випадкових похибок масштабних перетворювачів 48
4.3. Підсилювачі з МДМ–перетворенням 49
4.4. Корекція випадкових похибок в підсилювачах з періодичною корекцією дрейфу 53
4.5. Широкосмугові двоканальні підсилювачі 55
4.6. Пристрої гальванічного розділення 56
5. Прецизійні генератори синусоїдної напруги 59
5.1. Методи побудови генераторів та їх основні характеристики 59
5.2. Низькочастотні RС-генератори 61
5.3. Способи стабілізації амплітуди коливань 63
5.4. Високочастотні LC-генератори 65
5.5 Стабілізація частоти генераторів 66
6. Функціональні генератори 64
6.1. Методи побудови, основні технічні характеристики 64
6.2. Помножувачі ємності 65
6.3. Перетворювачі трикутник–синус 66
7. Комутаційні елементи 69
7.1. Заступна схема комутаційних елементів 69
7.2. Електромеханічні комутаційні елементи 72
7.3. Комутаційні елементи на біполярних транзисторах 74
7.4. Комутаційні елементи на польових транзисторах 78
7.5. Оптоелектронні ключі 80
8. Кодокеровані подільники напруги та струму 83
8.1. Резистивні ККП 83
8.2. ККП з широтно–імпульсною модуляцією (ШІМ) 90
8.3. ККП на базі магнітних компараторів постійного струму 91
8.4. Індуктивні ККП 92
8.5. Ємнісні ККП 93
9. Методи побудови калібраторів постійного струму і напруги постійного струму 96
9.1. Принципи побудови калібраторів 96
9.2. Калібратори на базі магнітних компараторів постійного струму 97
9.3. Калібратори на базі індуктивних подільників напруги 99
9.4. Калібратори на основі подільників з ШІМ-перетворенням 101
9.5. Розширення границь відтворення напруг постійного струму 105
9.7. Структури серійних калібраторів напруги постійного струму та постійного струму 107
9.8. Характеристики серійних калібраторів постійної напруги і струму 108
10. Калібратори змінних напруги та струму 108
10.1. Функціональна схема калібраторів змінних напруг і струму 108
10.2. Система автоматичного регулювання амплітуди ГОЧ 109
10.3. Стабілізація частоти методом синтезу частот 110
10.4. Вдосконалення підсилювачів високої напруги 112
11. багатозначні кодокеровані міри опору 114
11.1. Особливості вимірювання та відтворення електричного опору 114
11.2. Традиційні міри електричного опору 115
11.3. Кодокеровані магазини опору 119
11.4. Кодокеровані магазини провідності 122
12. Імітатори електричного опору 126
12.1. Методи імітації електричного опору 126
12.2. Низькоомні імітатори опору 128
12.3. Середньоомні імітатори опору. Автоматизований вибір піддіапазонів відтворення 129
12.4. Кодокеровані високоомні міри 132
13. Дистанційне передавання значень електричного опору 134
13.1. Підвищення метрологічної надійності резистивних вимірювальних каналів 134
13.2. Чотирипровідні кодокеровані імітатори опору 136
13.3. Кодокеровані імітатори активного електричного опору 138
13.4. Аналіз частотних властивостей імітаторів активного опору 139
13.5. Коригування похибок кодокерованих мір для дистанційного передавання значень опору 146
14. Методи побудови кодокерованих мір імпедансу 149
14.1. Трансформаторні міри імпедансу 149
14.2. Коригування похибок трансформаторних мір імпедансу 151
14.3. Активні імітатори імпедансу 153
14.4. Міри реактивності на потенційно-стійких елементах 156
14.5. Міри кодокерованих реактивностей із втратами 157
15. кодокеровані Міри індуктивності 160
15.1. Міри індуктивності і взаємоіндуктивності (однозначні та з ручним управлінням) 160
15.2. Вимоги до кодокерованих мір індуктивності 163
15.3. Аналіз традиційних шляхів реалізації кодокерованих мір індуктивності 164
15.4. Обґрунтування методу побудови кодокерованих мір індуктивності 165
15.5. Особливості побудови широкодіапазонних кодокерованих мір індуктивності 169
15.6. Аналіз похибок кодокерованих мір індуктивності 170