2. Измерение частоты вращения. Цифровые измерительные системы 2-го рода

В основе работы ЦИС-2 лежит измерение временного интервала t_u, задаваемого ДПУ, путём заполнения этого интервала импульсами выходной частоты f₀ от внешнего опорного генератора (ОГ).

Цифровые измерительные системы 2-го рода (ЦИС-2). Функциональная схема, основные элементы и их назначение, способ задания интервала времени, рабочий процесс, принцип преобразования первичного счёта в численное значение угловой скорости, мера измеряемой величины. Какое устройство должно быть дополнительно введено в эту схему (по сравнению с ЦИС-1)? Условия работы с примыкающими и непримыкающими интервалами измерения (какие изменения необходимо внести в схему во втором случае?). Связь угловой скорости с числом импульсов счёта, числом кодовых меток и частотой опорного генератора; “цена” одного “кванта” скорости).

Измерительный интервал формируется ДПУ, а импульсы счёта поступают от ОГ. В остальном аналогично ЦИС-1. Схема работает циклически. В конце каждого периода информация об ω передаётся в РП для индикации или в память ЭВМ для дальнейшей обработки.

При работе с примыкающими интервалами счёта необходимо, чтобы т.е. периода сигнала ОГ. В противном случае будет иметь место потеря импульсов счёта, и возникнет дополнительная погрешность. Например f₀ = 100 кГц, 1/f₀ = 0,01 мс.

При работе с непримыкающими интервалами счёта приборное время для переноса показаний СчИ в РП может быть доведено до времени измерения t_u, т.е.

Для сохранения в этих условиях режима работы с примыкающими интервалами необходимо дополнить данную схему вторым комплектом СчИ, селекторов К, и систем управления переносом и сбросом СБ. Поочерёдная работа СчИ, селекторов и систем управления обеспечивает непрерывные поступления информации в РП за время, равное времени измерения t_u = φ₀/ω_ср. Однако схема ЦИС-2 при работе с примыкающими интервалами не позволяет проводить визуальные наблюдения. В этом случае для снятия показаний частота выдачи информации не должна превышать 1 Гц. Отдельным элементом в ЦИС-2 является ФП, производящий операцию обращения показаний СчИ, т.е. 1/N. Т.к. N ~ 1/ω_ср. Но, если целого измерения является длительность оборота или части оборота вала, то такой ФП может отсутствовать.

3. Индицирование двс. Измерение заряда по величине напряжения

Стекание заряда. Постоянная времени датчика. От чего она зависит и на что влияет?

Т.о. пьезокварцевые преобразователи теоретически не могут применяться для измерения давлений, имеющих постоянную составляющую. Непрерывная утечка заряда приведёт к тому, что напряжение на обкладках конденсатора С₀ будет определяться только переменной составляющей измеряемого давления. Кроме того, датчик будет плохо регистрировать и низкочастотные составляющие измеряемого давления.

Чем определяется выбор постоянной времени (верхний и нижний пределы)?

Т.о. рабочей областью данного СИ является область, в которой чувствительность остаётся постоянной

Сверху эта область ограничивается частотой собственных колебаний датчика (преобразователя). Снизу эта область ограничивается величиной постоянной времени θ. Чем выше θ, тем медленнее уменьшение напряжения на обкладках преобразователя.

Что даёт увеличение постоянной времени? Как реально можно увеличить постоянную времени? Какими техническими средствами это достигается? Чем ограничивается максимально возможная величина постоянной времени?

Достижение как можно большего значения θ очень важно при измерении медленно меняющихся давлений или при проведении статической градуировки преобразователя. Принципиально увеличить θ можно за счёт увеличения R или увеличения С_Σ. Однако, это увеличение за счёт включения параллельно преобразователю конденсаторов приводит к уменьшению выходного напряжения преобразователя. Поэтому для увеличения θ используется увеличения R_вх (сопротивления утечки). Это позволяет расширить частотный диапазон без потери чувствительности. Однако, при очень высоком R_вх (R_утечки) вход пьезоусилителя становится очень чувствительным к помехам. Его работа становится неустойчивой. Считается, что для удовлетворительного наблюдения процесса значение θ должно лежать в пределах 25 ≤ θ/τ_н ≤ 50, где τ_н – время «наблюдения». Высокое R_утечки требует столько же высокого сопротивления кабеля.

Требования к соединительному кабелю (3-4).

1. Наличие экрана. 2. Увеличенное сопротивление изоляции между проводом и экраном (не менее собственного сопротивления кварца). 3. Ёмкость кабеля не должно изменяться при сотрясениях, вызванных работой двигателя. 4. На проводе не должно возникать зарядов от трения провода об изоляцию. 5. Основные характеристики кабеля не должны меняться с применением атмосферных условий.

Натекание заряда на датчик: к чему это приводит? Способ устранения натекания заряда на датчик.

В современных системах индицирования удаётся достичь снижения сигнала на входе не более 5 мВ за 30 мс. Это даёт возможность проводить практически статическую градуировку преобразователя. Вместе с тем для исключения натекания заряда на датчик последний необходимо периодически замыкать на массу в момент «нулевого усиления», т.е. в динамическом режиме при переходе через «0» (обнуление заряда). Замыкание происходит с упреждением, а размыкание точно в точке 2.

Задача №19.

№ 10