4. Оптоелектронні аналогові вимірювальні прилади
Загальні відомості
Оптоелектронними приладами (ОЕП) називають аналогові вимірювальні прилади з оптоелектронними відліковими пристроями. За прийнятою класифікацією ОЕП належать до електронних АВП і є перспективними засобами інформаційно-вимірювальної техніки, оскільки вимірювання та індикація показів в них здійснюється новими методами на базі оптоелектронних шкал без використання традиційних електромеханічних вимірювальних механізмів. У зв'язку з цим їх можна розглядати як окремий клас аналогових вимірювальних приладів.
Принцип дії ОЕП полягає в тому, що вимірювана величина безпосередньо чиш опосередковано впливає на розміщену вздовж шкали або суміщену з нею спеціальну індикаторну речовину, в якій під цим впливом виникає певний фізико-хімічний або оптоелектронний ефект (зміна кольору, яскравості тощо), на основі якого можна робити висновки про значення вимірюваної величини.
На рис. 8 зображена спрощена структурна схема оптоелектронного приладу, який складається з вхідного перетворювача ВП, пристрою управління ПУ та відлікового пристрою ВП. Вимірювальна величина X надходить на вхідний перетворювач ВП (вхідний подільник, вимірювальний підсилювач, функціональний перетворювач тощо), де перетворюється в електричний сигнал Y, який забезпечує стійку роботу пристрою управління ПУ. Пристрій управління ПУ виробляє сигнал управління Ζ такого виду, який необхідний для збудження в індикаторній речовині візуального оптоелектронного ефекту. Найчастіше сигнал управління створює електричне, магнітне або теплове поле.
Рис. 8. Структурна схема оптоелектронного приладу
Відліковий пристрій ВП оптоелектронного приладу складається із шкали та оптоелектронного вказівника, яким є оптичний параметр індикаторної речовини. За положенням рівня вказівника щодо шкали визначають показ хП , що відповідає значенню вимірюваної величини X.
5. Реєструвальні аналогові вимірювальні прилади
Вимірювальна інформація в аналоговій формі записується за допомогою електромеханічних реєструвальних приладів — самописних електровимірювальних приладів та світлопроменевих осцилографів у вигляді графіків на діаграмі, які характеризують або зміну інформативного параметрах вимірювального сигналу в часі x=f(t), або залежність його параметра від якогось іншого, який не є часом, x=f(y).
Реєстрація - зображення вимірювальної інформації у формі видимих або прихованих символів, розміщених на деяких матеріальних носіях (папері, магнітній або фотоплівці тощо).
Реєструючий засіб вимірювання - засіб вимірювання для вимірювання й автоматичного запису значень вимірюваних величин, які можуть змінюватись у часі.
Реєструвальний вимірювальний прилад - прилад, в якому передбачена реєстрація показів. Реєстрація інформації полягає в дії реєструвального органа на носій. Основними способами дії реєструвального органа на носій інформації є:
нанесення шару речовини,
зняття шару речовини,
зміна фізичного стану речовини носія.
У сучасній техніці реєстрації використовують символи:
геометричні - відрізки ліній і кута,
фізичні - інтенсивність намагнічування та кольорового забарвлення, ступінь почорніння фотоплівки тощо,
цифрові - цифри, букви, значки та їх комбінації за певними системами числення.
У самописних приладах реєструвальним органом переважно є перо спеціальної конструкції з чорнилом, а носієм інформації - паперова діаграмна стрічка, і використовується спосіб реєстрації через нанесення речовини на носій: запис на діаграмі чорнилами, кульковою ручкою або друкуванням.
Рис. 9. Види запису інформації на самописних приладах: а,в – стрічковий носій, б – коловий носій
Класи точності самописних приладів нормуються у вигляді зведеної похибки і лежать у межах від 1,5 до 4,0, причому границі основної допустимої похибки нормуються окремо для вимірювання фізичної величини, запису її значень та для запису часу.
Світлопроменеві осцилографи використовуються для аналогової реєстрації динамічних процесів у частотному діапазоні від 0 до 15000 Гц. Принцип дії осцилографа оснований на тому, що сфокусований світловий пучок, керований досліджуваним сигналом, застосовується для візуального спостереження цього сигналу та реєстрації його на фоточутливому матеріалі - чорно-білій і кольоровій фотоплівці та фотопапері.
Головним елементом світлопроменевого осцилографа є магнітоелектричний гальванометр спеціальної конструкції з високою власною частотою коливань F0, на рамочці якого закріплене дзеркальце для відбивання сфокусованого світлового променя.
Істотними перевагами світлочутливих осцилографів є багатоканальність (одночасна реєстрація до 50-ти фізичних величин у частотному діапазоні від 0 до 15 кГц), висока якість осцилограм, живлення від гальванічних елементів, що дає можливість роботи в умовах відсутності електричної мережі.
Для запису швидкоплинних процесів використовують світлопроменеві осцилографи з електронно-променевими трубками, в яких зображення з екрана трубки за допомогою оптичного пристрою проектується на рухому фотоплівку. Такі осцилографи можуть працювати у діапазоні частот від 0 до 100 кГц. Для покращання запису в деяких осцилографах застосовують світловолоконну оптику.