9.3 Классификация показывающих и регистрирующих приборов. Регистрация показаний.

9.3.1 Классификация по назначению:

1. Показывающие — приборы, по которым только отсчитывают измеряемую величину в данный момент времени, определяемую по отсчетному устройству (шкала и указатель) и выраженную в принятых единицах

2. Регистрирующие – предусматривает регистрацию показаний. Регистрация – представление измерительной информации в форме видимых и скрытых изображений, размещенных на некоторых материальных носителях (бумага, фотопленка)

2.1 Самопишущие (регистрирующие) приборы - снабжены уст­ройством для автоматической регистрации (записи) значения измеряемой величины за все время  работы  прибора посредством диаграммы, что дает возможность получить данные для последующего анализа работы объекта или хода технологического процесса путем обработки картограммы прибора. Самопищущие приборы могут иметь также показывающее устройство, в этом случае они одновременно явля­ются показывающими и самопишущими.

2.2 Светолучевые осциллографы (об этом далее)

9.3.2 Классификация по типу структурной схемы:

1. Разомкнутая (прямого действия)

ИЦ - измерительная цепь – совокупность преобразовательных элементов для осуществления всех преобразований сигнала измерительной информации

ИМ – измерительный механизм является частью конструкции прибора и состоит из элементов, взаимодействие которых вызывает их взаимное перемещение (α - угол поворота подвижной части ИМ)

ОУ – отсчетное устройство содержит шкалу с цифровыми отметками и указатель в виде стрелки и светового луча.

РУ – регистрирующее устройство, в состав которого входят: материал, на котором производится регистрация (носитель), регистрирующий орган для нанесения знаков регистрации (точек, линий и т.п.), механизм воздействия на регистрирующий орган, устройство для перемещения носителя

2. Замкнутая – когда выходное значение используется для уравновешивания входного

2.1 Замкнутая со статистической характеристикой – без интегрирующего звена

ПДД – прибор прямого действия

У – усилитель – для усиления поступающих сигналов

ОП – обратный преобразователь – вырабатывает значение сигнала Хк, которым компенсируется значение Х

2.2 Замкнутая с астатической характеристикой - с интегрирующим звеном – двигателем

α_д - угол поворота вала двигателя – выходная величина рассматриваемого прибора

Д – двигатель

Р – редуктор

α_р - угол поворота редуктора

МП – механическая передача, с помощью которой вращение выходного вала редуктора преобразуется в линейное перемещение указателя и регистрирующего органа

9.3.3 Способы регистрации показаний

1. Нанесение слоя вещества. К этой группе относятся следующие методы: карандашный, чернильный, чернильный струйный, пастой с шариковым устройством, копировальный, печатный, применяемый в многоточечных приборах, и т.д.

Карандашный метод регистрации на практике имеет очень ограниченное применение, т.к. при карандашном методе необходимы относительно большие усилия для перемещения регистрирующего органа (графитовый стержень) по носителю (специальная гладкая, тонкая, бумажная лента).

Чернильный метод регистрации - регистрирующим органом РО (рис..1) при чернильном методе регистрации служат специальные капиллярные перья, у которых наконечник представляет собой стеклянную или платиноиридиевую трубочку с внутренним диаметром около 0,1—0,15 мм. По этой трубочке на носитель Н, перемещающийся лентопротяжным механизмом со скоростью v, поступают специальные чернила. В состав чернил входят дистиллированная вода, анилиновый краситель, глицерин, глюкоза, фенол. Достоинства: чернильного метода регистрации являются: относительно малые усилия (примерно на порядок меньше, чем при карандашном методе), необходимые для, перемещения регистрирующего органа по носителю, в качестве которого используется обычно специальная бумажная лента; высокое качество оставляемого на носителе следа; относительно большая длительность работы без перезарядки (недели, месяцы); долговечность регистрирующего органа. Недостатки: необходимость специальных чернил и носителя; относительно большая ширина оставляемого на носителе следа — 0,4—0,5 мм; замерзание и высыхание чернил; возможность засорения весьма малого отверстия регистрирующего органа. Рис. .1. Чернильный метод регистрации Рис..2. Чернильный струйный метод Чернильный струйный метод регистрации - в качестве РО используется миниатюрная трубочка с внутренним диаметром 10—20 мкм. Через трубочку под давлением, в несколько раз превышающим атмосферное, чернила или специальная быстровысыхающая паста попадают на перемещающийся носитель (рис.2). Во избежание появления клякс при малой скорости носителя и получения пропусков при большой скорости давление, под которым подаются чернила или паста на носитель, необходимо изменять в зависимости от скорости перемещения носителя. Это усложняет конструкцию регистрирующего устройства, однако возможность получения высококачественной записи при больших скоростях перемещения носителя, весьма малые усилия, необходимые для перемещения регистрирующего органа, и повышенное быстродействие регистрирующих устройств приводят к тому, что все в большем числе регистрирующих приборов применяется этот метод регистрации. Метод регистрации шариковым устройством с пастой - не получил достаточно широкого применения. Дело в том, что любой регистрирующий прибор предназначен для работы при различных, существенно отличающихся скоростях перемещения носителя. При малых скоростях, например при скорости о = 20 мм/ч (1 мм за 3 мин), паста на шарике успевает высохнуть и непрерывной регистрации не получается. Плохое качество регистрации получается и при больших значениях v. Вследствие этого шариковое регистрирующее устройство обычно применяется в приборах, рассчитанных на фиксированные скорости перемещения носителя или скорости, изменяющиеся в относительно небольшом диапазоне. Следует также учитывать, что перемещение шарикового устройства по носителю требует существенно больших усилий, чем перемещение регистрирующего органа при чернильном методе регистрации.

2. Снятие слоя и изменение состояния вещества носителя. К этой группе методов относятся резцовый, плавильный и электротермический методы регистрации. Общим ограничением применения этих методов является относительно высокая стоимость носителя.

Резцовый метод регистрации - (рис..3) в качестве регистрирующего органа РО применяется тонкая игла из твердого материала. Носитель — темная, гладкая, плотная бумажная лента покрытая тонким светлым слоем воска или парафина. В не которых случаях вместо воска или парафина на бумажную ленту напыляют тонкий слой металла, например алюминия толщиной 5—15 мкм. При перемещении регистрирующей: органа по носителю покрытие счищается и на носителе остается четко видимый темный след в виде сплошной линии Ширина следа может быть очень малой и в некоторых случаях составляет 50—100 мкм. Рис. 3 Рис.4

Плавильный метод регистрации – в качестве регистрирующего органа используется нагретый до высокой температуры небольшой металлический стержень (рис..4) или нихромовая спираль. Носителем является темная гладкая бумажная лента, покрытая слоем светлого парафина или воска. При перемещении носителя соприкасающийся с ним регистрирующий орган выплавляет слой парафина или воска и на носителе остается четко видимый темный след в виде сплошной тонкой линии. Недостатки: необходимость регулировки степени нагрева регистрирующего органа в зависимости от скорости перемещения носителя.

Электротермический метод регистрации – в качестве носителя Н используется специальная металлизированная бумага. Основа носителя — тонкая плотная бумага, покрытая пленкой черного лака толщиной 1,5—2 мкм. На лаковую пленку путем напыления в вакууме нанесен слой металлического покрытия (например, окиси алюминия) толщиной до 1 мкм. Металлическое покрытие носителя соприкасается с металлическим барабаном и регистрирующим.органом, представляющим собой вольфрамовую или платиновую иглу диаметром 0,1—0,3 мм.

Недостаток: электротермического метода регистрации является относительно высокая стоимость носителя.

3. Методы регистрации с изменением состояния вещества носителя. - относятся метод регистрации с использованием термочувствительного носителя, фотографический, метод и метод регистрации с использованием магнитной пленки. Последний способ регистрации используется при записи измерительной информации с помощью магнитографов.

Метод регистрации с использованием термочувствительного носителя. Термочувствительный носитель состоит из тонкой бумажной основы, на которую нанесены одно или два (в двухканальных приборах) специальных пленочных покрытия. Пленочное покрытие устойчиво к давлению, влаге и чувствительно только к температуре. При определенной температуре соприкасающегося с носителем регистрирующего органа цвет пленочного покрытия изменяется и на носителе остается хорошо видимый след.

Фотографический метод регистрации - в качестве регистрирующего органа используется световой луч, а в качестве носителя — светочувствительная бумажная лента или пленка. Достоинства: Безынерционность регистрирующего органа, обеспечивающая работу регистрирующих приборов в широком диапазоне частот, отсутствие трения между носителем и регистрирующим органом, достаточно высокое качество следа на носителе . Недостатки: необходимость специальной обработки носителя (проявление, закрепление) при использовании в качестве источника света ламп накаливания, а в качестве носителей — обычных фотолент и фотопленок, чувствительных к видимой части спектра светового луча.