14 Декабря 2011.

Тема: Осциллограф.

Осциллограф – это измеряемый прибор, предназначенный для визуального наблюдения электронных сигналов, изменяющихся во времени и измерении различных параметров сигнал.

Основная функция: получение временных зависимостей электрических сигналов в прямоугольной системе координат. Визуальное наблюдение производится на экране, который представляет ЭЛТ (электронно-лучевые осциллографы) или жидкокристаллической дисплее (цифровые осциллографы) и в распечатанном виде (ЦО). Формирование изображения в ЭЛО и ЦО различно.

В ЭЛО изображение получается путем перемещения узкого электронного луча по экрану. Этот луч проходит между двумя парами взаимно отклоняющих пластин: вертикально- и горизонтально- отклоняющих. Если к отклоняющим пластинам приложить напряжение меньше 250 В, то положение луча изменится пропорционально напряжению. При одновременном воздействии переменного напряжения на обе пары пластин можно получить различного рода изображения, в зависимости от формы фазы. Для получения изображения временной зависимости измеряемый сигнал подается на вход: на горизонтальную ось подается сигнал генератором развертки, который выдает линейно изменяющееся напряжение, а на второй – сигнал пропорциональный времени.

ВА – входной адиллятор; ПУ – предварительный усилитель; ЛЗ – линия задержки; ВУ – выходной усилитель; УВО – усилитель вертикального отклонения; УГО – усилитель горизонтального отклонения; ГР – генератор развертки; БС – блок синхронизации (управляет ГР).

БС может работать в автономном режиме.

Калибраторы выдают сигнал типа меандр различных уровней для калибровки по напряжению, и синусоидальный сигнал частотой 1 МГц. При поверке и калибровке калибраторы считаются отдельными приборами.

Исследуемый сигнал подается непосредственно (открытый вход) или через разделительный (закрытый вход) на атимилятор и УВО. Выходное напряжение УВО управляет вертикально отклоняющимися пластинами. ЛЗ необходимо, чтобы движение луча по горизонтали, чем усилинный сигнал поступает на вертикальную пластину. Устойчивое изображение сигнала будет тогда, когда Тразвертки=nТ (исследуемого сигнала). Таким образом, в любом осциллографе есть атиллятор грубо устанавливающий развертку осциллографа и ручки, плавно изменяющие частоту ГР. Внутренний сигнал считает часть сигнала снимается и подается на блок синхронизации, что не всегда обеспечивает хорошую синхронизацию. ГР может работать в автоколебательном режиме, или в ждущем режиме.

Для получения устойчивого изображения необходимо подавать периодический синхроимпульс. Если у ЭЛО зеленый экран, то НЧ; если голубой, то ВЧ.

Цифровые осциллографы образуют новый класс многофункциональных приборов, позволяющих одновременно измерять различные параметры сигналов: дискретизирующие; цифровые-люминисцирующие, запоминающие.

Наиболее распространенные запоминающие. Они имеют архитектуру последовательной обработки сигнала.

ВА – входной аттимилятор; АЦП – аналогово-цифровой преобразователь.

Исследуемый сигнал подается на вход У, который обеспечивает открытый/закрытый вход. Чем меньше емкость, тем больше полоса пропускания. Сигнал поступает на входной … и усиливается УВО до уровня требуемого для дальнейшей обработки значений. В момент времени tк, задаваемый генератором в АЦП.

Для проведения более точных измерений необходимо находиться в полутемном помещении 30 минут. Для более точных измерений применяется метод сопоставления и замещения. Этот метод возможен на двухканальном осциллографе. На один канал подается исследуемый сигнал, на второй постоянное напряжение. Осциллограф является прибором сравнения. При методе замещения исследуемый сигнал замещается эталонным сигналом на регулируемом уровне.

Цифровой осциллограф. 2 способа измерений:

1)Измерения несимметрических размеров или использование опций курсор, когда выдаются две линии и компаратор выдает расстояние между ними в пикселях;

2)компьютерная обработка между ними в пикселях. Двухмерный массив подставляется в соответствующие формулы и программным путем находятся значения параметров.

21 декабря 2011.

Тема: Преобразователи неэлектрических величин в электрические.

2класса преобразователей:

Параметрические – под действием измеряемой величины измеряемые параметры электрической цепи: сопротивление, емкость, индуктивность. Такие преобразователи требуют дополнительных источников энергии. (реостатные, тензорезисторные, термопреобразователм сопротивления, индуктивные, трансорматорные, емкостные, опртоэлектрические).

Генераторные – энергия различных видов преобразуется в электрическую энергию (термоэлектрические, пьезоэлектрические, индукционные, гальванические).

Тензорезисторные (тензочувствительные) – в основу их работы положе тензоэффект, заключающийся в измерении активного сопротивления проводника или полупроводника под действием механических напряжений и деформаций. Изменение сопротивления проволоки от механических воздействий объясняется изменением геометрических размеров проводника (длины, диаметра) и удельного сопротивления материала. Изменение удельного сопротивления материала по порядку величины сопоставимо с изменением сопротивления от температуры в диапазонах от 50 градусов. Поэтому при использовании тензорезисторов необходимо учитывать методические погрешности, связанные с изменением сопротивления под действием температуры. Наиболее часто используют дифференциальный метод исключения этой погрешности, когда одно плечо моста с тензорезистором устанавливается (закрепляется) на неизменяющемся изделии. Соответственно оно реагирует только на изменение температуры.

Термочувствительные преобразователи.

Принцип их действия основан на зависимости сопротивлении металлов и полупроводников от температуры. В промышленности используются платиновые и медные ТС. Используется следующий параметрический ряд: 10,50, 100 Ом – сопротивления ТС при 0 градусов. Измеряет температуру путем измерения сопротивления относительно нулевой температуры. Или абсолютное значение температуры.

Методической погрешностью измерения температуры с помощью ТС является сопротивление проводов. Для устранения этой погрешности используются следующие методы:

1. Использование унифицировующих вторичных преобразователей, укрепленных на ТС. Обычно такая схема используется в информационных измерительных системах;

2. ТС подключается непосредственно к прибору, измеряющему температуру или вторичному прибору, с которого измеряет температуру.

В этом случает вторичные приборы выпускаются в двух различных конструктивных исполнениях:

• Внешнее сопротивление 5 и 15 Ом. Соответственно, кода устанавливается данная пара на рабочее место, то сопротивление соединительных проводов с помощью добавочной катушки увеличивается либо до 5, либо до 15 Ом. Кроме того вторичный прибор заранее градуируется на конкретное значение номинального сопротивления и конкретный тип материала

• Использование трехпроводного соединения, когда по третьему проводу подается питание на ТС, а два других провода составляют различные плечи полумоста.

Генераторные преобразователи. Термоэлектрические.

Они основаны на термоэлектрическом эффекте, который состоит в том, что если имеет два разнородных проводника, которые на концах соединены вместе, но эти концы находятся при разных температурах, то в замкнутом контуре возникает электрический ток, если контур разомкнут, то в местах разрыва возникает термоЭДС уравновешенного значения тока.

Термопара измеряет разность температуру между двумя концами. Существует две схемы включения:

1 схема:

Когда соединенный конец двух проводников, называемый рабочим концом помещается в контролируемую среду, а свободные концы подсоединяются к измерительному прибору типа милливольтметра или потенциометра. В этом случае необходимо измерять температуру свободных концов с помощью жидкостных термометров.

По второй схеме разрывается один из проводников и подсоединяется к измерительному прибору, один конец помещается в контролируемую среду, второй спай помещается в среду с хорошо известной температурой (обычно ноль градусов). Чтобы получить 0 градусов необходимо заморозить дистиллированную воду, кубики поместить в термос и залить дистиллированной водой, через пару минут температура воды будет 0градусов, погрешность 0.01 градуса.

Информационные измерительные системы (ИИС).

ИИС классифицируются по назначению:

• Измерительные – выполняющие любые измерения с соответствующей математической обработкой.

• Автоматического контроля – для установления соответствия между состоянием объекта контроля и заданной нормой, определяющей различные области состояния объекта контроля и отклонения от заданной нормы;

• Системы технической диагностики – дают информацию ор неисправностях или повреждениях технической системы, на основании которой решается задача отыскания места повреждения и устранения причин повреждений.

• Системы идентификации (распознавания образца) – предназначены для установления соответствия между объектом и заданным образцом или нормой.

• Телеизмерительные системы – в которых информация передается на большое расстояние использую временное и частотной разделение каналов. При временном разделении происходит последовательная передача информации, разделение которой осуществляется коммутацией.

Структурные схемы представляют собой совокупность связанных между собой функциональных блоков.

Различают пять классов функциональных блоков:

1. Первичные преобразователи (размещенные спонтанно или сканирующие по пространству);

2. Вторичные нормирующие преобразователи аналоговых сигналов, унифицирующие преобразователи, коммутаторы;

3. АЦП;

4. Цифровые устройства: коммутаторы, микропроцессоры, периферийные устройства;

5. ЦАП.

Для исключения совместимости и взаимодействия устройств ИИС используется средства сопряжения – интерфейс.

Структуры интерфейсов:

• Цепочная (блоки соединены последовательно);

• Радиальные (в которых существует центральное УУ контроля, с которого функциональные блоки связаны индивидуальными именами. Максимальная скорость обмена информации);

• Магистральная (в ней имеются коллективные шины, к которым присоединены все функциональные блоки и УУ. В каждый момент времени происходит обмен информацией только между двумя функциональными блоками, а контроллер определяет эти пары. В магистральной структуре идет меньше затрат на оборудование но скорость меньше)..

Обычно используются различные комбинации этих структур. Для согласования первичных преобразователей с устройствами ИИС его сигнал должен быть унифицирован. Унификация заключается в линеаризации информативного параметра и диапазона. Измерительного параметра в заданном значении.

Различают:

• Индивидуальные (один первичный преобразователь включенный между преобразователем и коммутатором);

• Групповые (обслуживают определенную группу первичных потребителей, они располагаются после коммутатора и управляются им);

• Многоканальные.

Тема: основы метрологического обеспечения.

Метрологическое обеспечение – установление и применение научных и организационных основ технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений.

Единство измерений – такое состояние измерений, при котором их результаты выражены в узаконенных единицах и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.

Метрологическое обеспечение опирается на научную, техническую, организационную и правовые основы. Научной основой метрологического обеспечения является методология.

Технической основой является:

1. Парк эталонов;

2. Разработка, эксплуатация и производства рабочих СИ;

3. Передача размеров единиц от первичных эталонов рабочим СИ с помощью поверки или калибровки. СИ с целью достижения единообразия парка СИ.

Правовую основу составляют два закона: закон о техническом регулировании, закон об обеспечении единства измерений.

Организационную основу составляют метрологические службы.

Метрологическая служба – организует и выполняет работы по обеспечению единства измерений, также оказывает услуги. Метрологической службой может быть территориальный орган федеральной исполнительной власти, юридическое лицо или структурное подразделение юридического лица или индивидуального предпринимателя.

Этот закон о единстве измерений или сфера государственного регулирования. Обеспечение единства измерений осуществляется на измерениях, которые выполняются при:

1. Осуществлении деятельности в области здравоохранения;

2. Осуществлении ветеринарной деятельности;

3. Осуществлении деятельности в охране окружающей среды;

4. Осуществление деятельности по обеспечению безопасности в чрезвычайных ситуациях;

5. Выполнении работ по обеспечению безопасности, условий и охраны труда;

6. Осуществлении государственного контроля за соблюдением установленных требований промышленной безопасности к эксплуатации;

7. Осуществление торговли и товарообменных операций, выполнение работ по расфасовке товаров;

8. Выполнение государственных учетных операций; оказание услуг почтовой связи и учете объема оказанных услуг электронной связи операторами связи;

9. Осуществлении деятельности в области оборонной безопасности государства;

10. Осуществление геодезической и картографической деятельности;

11. Осуществление деятельности в области гидрометеорогогиии;

12. Проведение банковских, налоговых и таможенных операций;

13. Выполнение работ по оценке промышленной продукции установленной обязательным требованиям;

14. Проведение официальных спортивных соревнований;

15. Выполнение поручений суда, органов прокуратуры, государственной исполнительной власти;

16. Осуществление мероприятий государственного контроля.

Эти сферы деятельности входят в сферу государственного метрологического надзора, осуществляемого метрологическими центрами. Государственное регулирование в области обеспечения осуществляется в следующих формах:

• Утверждение типа стандартов, образцов или типов средств измерений;

• Поверка средств измерений;

• Метрологическая экспертиза;

Осуществляется:

• Территориальными центрами метрологии;

• Аккредитованными на проведение проверки метрологическими службами;

• Аккредитация на проведение поверки индивидуальным предприятиям.

Калибровка – совокупность операций, выполняемых с целью определения действующих значений метрологических характеристик прибора. Государственный метрологический надзор осуществляется за соблюдением обязательных требований с целью обеспечения единства измерений к измерениям, единицам величин , средствам измерений при их выпуске с производства.

1. Поверка всех средств измерений обязательна при ха выпуске с производства;

2. За наличием и соблюдением аттестованных методик;

3. Соблюдение обязательных требований к отклонению количество фасованных товаров в упаковках от заявленного значения.

Государственный метрологический надзор распределяется на единицу длительность юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, осуществляющих измерения, относящихся к сфере государственного регулирования. На выпуск из производства средств измерений.