Глава 3. Средства измерения параметров формы электрических сигналов.

3.1. Классификация средств измерения

Для измерения и регистрации переменных во времени электрических величин в зависимости от частоты исследуемого процесса применяются различные приборы:

1. Для измерения медленно изменяющихся токов, частота которых не выше 2- 5 Гц применяются самопишущие приборы с регистрацией процесса чаще всего на бумажной ленте.

2. Для измерения электрических токов с частотами от единиц герц до 5000 гц применяются светолучевые осциллографы с магнитоэлектрическими

вибратором.

3. Для измерения электрических напряжений с частотами до десятков и сотен мегагерц применяются электронные осциллографы. Регистрация процессов при этом может производиться с помощью фотоприставки.

При проведении измерений переменных во времени величин появляется динамические погрешности, определяемые инерцией элементов прибора, осуществляющих преобразование измеряемой величины в перемещение регистрирующего устройства. В зависимости от способа регистрации и инерционности регистрирующего элемента изменяется величина динамической погрешности.

3.2. Самопишущие приборы

В самопишущих приборах применяются в основном два способа записи: непрерывная и точечная. Непрерывная запись осуществляется чаще всего пером, расположенным на конце стрелки в виде стеклянной капиллярной трубочки, один конец которой скользит по бумаге, а другой соединен с чернильницей. Удовлетворительная работа самопишущего прибора с записью чернилами достигается при вращающемся моменте прибора не менее 3 Гсм, так как трение пера о бумагу вызывает значительную погрешность записи.

Точечная запись применяется в тех случаях, когда вращающийся момент меньше указанной величины. На рис. 3.1 схематически показано самопишущее устройство, осуществляющее точечную запись. Стрелка 3 свободно перемещается над диаграммной бумагой 1 и через определенные промежутки времени дужка 4, ударяя по стрелке, прижимает ее к бумаге.

Над бумагой помещается красящая лента 5, поэтому на бумаге, в точке пересечения граней стрелки и бумаги, остается след в виде точки того или иного цвета. Если подключать регистрирующий механизм последовательно во времени к нескольким источникам сигналов и одновременно изменять цвет красящей ленты, то получим прибор для регистрации нескольких входных величин. Скорость перемещения бумаги, при записи в прямоугольных координатах, находится в пределах от 10 мм в час до 1 мм в сек. Измерительный механизм для аналоговых величин – магнитоэлектрической системы. Для цифровых приборов было разработано регистрирующее устройство с шаговым двигателем. [15]. Реверсивный счётчик управляет шаговым двигателем, вращающим барабан со спиральным ребром на поверхности. Дужка, ударяя по барабану наносит на бумагу точку, которая перемещается вверх или вниз на графике в зависимости от направления вращения барабана.

В настоящее время все более широкое распространение находят современные способы регистрации: электротермический, струйный и лазерный, что при высокой скорости регистрации обеспечивает высокую разрешающую способность и качество. Верхний предел по частоте ограничен частотой собственных колебаний подвижной части гальванометра, при приближении к которой возрастает динамическая погрешность.

Рис. 3.1. Принципиальная схема устройства прибора с точечной записью