Цифровой мультиметр
В основе принципа построения цифровых мультиметров, т.е. приборов, измеряющих различные физические величины (постоянные и переменные напряжения и токи, сопротивления, частоты, емкости конденсаторов и др.), лежит способ предварительного преобразования измеряемой величины в напряжение постоянного тока с дальнейшим использованием схемы цифрового вольтметра постоянного тока. Также, как и в АЦП, в цифровых мультиметрах используют время-импульсное или частотно-импульсное преобразование либо принцип поразрядного уравновешивания. Рассмотрим упрощенную структурную схему цифрового мультиметра с вольтметром постоянного напряжения, работающим на принципе время-импульсного преобразования (рис. 3.28).
Прибор имеет четыре функции:
измерение постоянных напряжений (переключатель ПР в положении 1);
измерение переменных напряжений (переключатель в положении 2), при этом применяется специальная схема выпрямления напряжений (10);
измерение сопротивлений постоянному току, при этом сопротивление в блоке (11) преобразуется в напряжение постоянного тока;
измерение емкости (переключатель в положении 4), при этом в блоке (12) емкость должна преобразовываться в постоянное напряжение.
Т.о. при измерении постоянных, переменных напряжений, сопротивлений постоянному току и емкостей конденсаторов на вход формирующего устройства (1) подается напряжение постоянного тока, которое пропорционально измеряемой величине. Остальная часть схемы, состоящая из компаратора (2), электронного ключа (3), счетчика импульсов (4), генератора линейно возрастающего напряжения (7), генератора кратковременных стабильных импульсов (8) и блока управления (9), есть схема АЦП (см. п.1), преобразующая напряжение в количество импульсов. Элемент схемы 5 преобразует количество импульсов в десятичный код, значение которого подается на цифровое отсчетное устройство (6).
Достоинства мультиметров: многофункциональность, быстродействие, высокая точность, высокая помехозащищенность, удобство отсчета, т.к. результат измерения высвечивается в десятичной системе счисления, причем одновременно высвечиваются и единицы измерения, т.е. практически исключаются субъективные ошибки и промахи.
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Система объединяет множество приборов и преобразователей, каждый из которых выполняет свои функции. При этом она представляет собой не просто сумму независимых приборов, а их объединение, участвующее совместно в выполнении некоторой сложной функции или ряда функций. Причем для системы характерно автоматическое выполнение всех функций, начиная от сбора, накопления информации и заканчивая ее отображением или вводом в ЭВМ. Системы, которые предназначены для получения и обработки измерительной информации, получили название измерительных информационных систем (ИИС). Существует несколько разновидностей ИИС.
Измерительные системы. Их функции состоят в получении количественной информации о значении физических величин путем прямых, совокупных или косвенных измерений.
Системы автоматического контроля (САК). Предназначены для автоматического управления качеством продукции, профилактики брака и его предотвращения.
Основные функции этих систем:
измерение и контроль за текущими параметрами объекта и сравнение с нормами на параметры заготовок, деталей, узлов и готовых изделий в целом;
контроль и диагностика состояния инструментов;
учет времени работы инструмента и производственного оборудования;
формирование данных для коррекции производственных операций с помощью управляющих программ;
контроль за удалением технологических отходов.
САК по месту установки делятся на две группы: системы выносного и встроенного контроля.
К первым относят системы, с помощью которых контрольные операции выполняются вне производственного оборудования. К ним относятся измерительные машины и измерительные роботы, которые устанавливаются на постах контроля или в измерительных лабораториях. Недостатки: необходимость транспортировки изделий между технологическим оборудованием, между САК и складами готовой продукции. Достоинства: обеспечивают высокую точность измерения. Например, погрешность современных измерительных машин геометрических размеров не превышает десятых долей микрона. Кроме этого такие машины самокалибрующиеся.
Встроенные САК выполняют контрольные операции по ходу технологического процесса, т.к. чувствительные элементы (датчики) и приспособления (штоки, щупы) устанавливаются на технологическом оборудовании. Такие САК называют системами активного контроля, вырабатывающие сигналы подналадки. Наиболее эффективными встроенными САК являются системы адаптивного контроля.
Системы технической диагностики и прогнозирования (СТДиП). Их функции состоят в контроле состояния различных объектов, с целью обнаружения их отказов и определения неисправных элементов и узлов. Для таких систем характерно применение специальных методов поиска неисправностей и накопление статистических данных с целью прогнозирования дальнейшей целесообразности эксплуатации объекта и изучения технической генетики однотипных объектов. Такие системы применяются на крупных дорогостоящих и сложных объектах, с целью профилактики аварий и экологических катастроф.
Системы опознания образов (системы идентификации). Их функции состоят в определении соответствия между исследуемым объектом и заданным образом. Образом может быть «человек», «болт», «гайка», «шайба», «буква А», «цифра 8», «нормальное состояние объекта контроля» и т.п.
4 СТАНДАРТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ