11.4. Основні компоненти структур автоматичних засобів вимірювань і контролю

Аналіз структур автоматичних засобів вимірювань і контролю показує, що не зважаючи на досить велику їх різноманітність, яка визначається їх цільовим призначенням, умовами функціонування об'єкту, характером і кількістю фізичних величин, які дослід­жуються, вимогами до точності і достовірності вимірювань та контролю, продуктивності та іншими факторами, вони характе­ризуються досить однорідним складом компонентів (блоків, вузлів, елементів), які утворюють у визначеній своїй сукупності той чи інший вимірювальний пристрій або систему.

Безпосереднє сприйняття досліджуваних фізичних величин об'єкту контролю здійснюють вимірювальні перетворювачі, вихідні сигнали яких містять інформацію про контрольовану фізичну величину.

у більшості випадків для отримання кількісної оцінки вимірюваного параметру необхідно піддати вихідний сигнал первинного перетворювача низці перетворень за допомогою проміжних вимірювальних перетворень, у результаті яких сигнал приймає форму, що є найзручнішою і найпридатніша для реєстрації, обробки, зберігання тощо. Всі види перетворень, яким піддається вимірювальний сигнал відповідно з вибраним методом вимірювання, реалізовуються за допомогою технічних засобів, які являють собою вимірювальне коло. Таким чином, будь-яка система вимірювання і контролю включає до свого складу одне або множину вимірюваних схем, кожна з яких складається з визначеної кількості первинних або проміжкових вимірювальних перетворювачів.

Зв'язок між яким-небудь визначеним параметром вихідного сигналу вимірювального каналу і значенням вимірюваної фізичної величини не завжди є однозначним, лінійним. Крім того, вимірювальний канал у всіх його ланках піддається дії сигналів (внутрішніх і зовнішніх перешкод, шумів) і навколишнього середовища. Таким чином, отримання достовірного кінцевого результату вимірювання зв'язано з проведенням різних операцій корекції, компенсації і певних видів математичної обробки вимірюваних сигналів. Для цього можуть використовуватись аналогові і цифрові методи обробки сигналів одночасно. Але у деяких випадках реалізація цифрових методів обробки сигналів неможлива або утруднена через великі витрати машинного часу і складність алгоритмів обробки, що зумовлює підвищення вимог до технічних засобів аналогової обробки сигналів, оскільки саме вони в основному визначають метрологічні характеристики приладу або системи.

Одним з основних компонентів у структурі автоматичних засобів вимірювання і контролю є аналогово-цифрові перетво­рювачі і частотно-цифрові перетворювачі (ЧЦП), які є перехід­ними елементами від аналогової частини вимірювального каналу до його цифрової частини. Вибір типу перетворювача, який застосовується залежить від виду вхідного сигналу, від вимог до точності перетворення і швидкодії, від виду і формату вхідного сигналу (паралельний або послідовний код у двійковій або двійково-десятковій системі обчислення і Т.Д.). На даний час широке застосування отримали інтегральні перетворювачі, які складаються з однієї або декількох мікросхем.

Для формування аналогових виконавчих сигналів у схемі ке­рування об'єктом, а також для побудови АЦП (аналогово-цифро­вий перетворювач) або схем зворотнього зв'язку в аналогово-циф­рових вимірювальних пристроях слідкувального зрівноважування широко застосовуються цифрово-аналогові перетворювачі (ЦАП).

У сучасних автоматичних засобах вимірювання і контролю основний об'єм обробки інформації здійснюється цифровими методами із застосуванням засобів цифрової обчислювальної техніки, у тому числі й за допомогою вбудованих мікропро­цесорних комплектів ВІС. У цілому обчислювальний пристрій системи містить звичайні типові вузли обчислювальної машини: центральний процесор, пристрої пам'яті, керування, обміну інформацією і т.д. Стикування вимірювального кола з ЕОМ здійснюється за допомогою цифрового каналу передачі даних - цифрового інтерфейсу. Застосування мікропроцесорних комп­лектів ВІС у засобах вимірювання і контролю дає змогу за рахунок більш складних алгоритмів їх роботи, проведення операцій корекції, лінеаризації і калібровий, а також інших видів мате­матичної обробки сигналів підвищити точність вимірювань, розширити функціональні можливості приладів і систем. Крім того, застосування мікропроцесорів дає змогу суттєво спростити завдання побудови багатоканальних автоматичних вимірювальних приладів.

Важливою складовою частиною автоматичних засобів вимірювання і контролю є пристрої індикації, реєстрації, зберіган­ня і подальшої передачі вимірювальної інформації, для чого до складу засобів вимірювання і контролю входить певний набір периферійних пристроїв, що виконують вказані операції: цифрові індикаторні табло, принтери, дисплеї, фотозчитувачі, блоки зовнішньої пам'яті, пристрої зовнішнього спряження та інше.

Склад периферійних пристроїв, які входять до складу якого-небудь вимірювального приладу або системи, визначається на* стадії проектування залежно від конкретних вимог, які накла­даються до даного засобу вимірювання і контролю.