Михайлов_Автоматика и автоматизация измерений
.pdf
Если ток базы (IК)=10-6А ,тоIR=10-3A . Кроме ф-ций усиления, кот. позволяют набрать из таких усилителей (каскадов) цепочку усилителей с треб. коэф. усиления , измерит. усилители могут иметь ф-ции арифметич. , алгебр. операций, а также операций интегрирования и диф-ния. Такие усилители назыв. операционными и исп. для сравнения сигналов между собой, кроме этого они позволяют выполнять и метрологич. х-ки.
Принцип усиления ос-ся на преобразовании энергии источника постоянного U=EK в энергию переменного напряжения в вых. цепи за счет изменения сопротивления упровляемого эл-та. по закону входн. сигнала.
Параметры усилителя:
1) выходная номинальная мощность 
2)чувствит S, величина минимальн. вх U, при котором на выходе
развив Pном
3)КПД
4)коэф частотных искажений 
ъ
5)амплитудно-частотная х-ка
6) |
динамический диапозон измерения |
|
D |
|
больше, тем лучше работает усилитель.
7)коэф. нелинейн. искожений усилителя =
Если на входной усил. подать синусоид. сигнал, то на выходе наблюд искаж сигнал. В связи с тем, что Rтр нелинейная ф-ция, то то расчет значений IБ, IК часто проводится графо аналит. способом.
28. Виды унифицированных сигналов. В автомат. приборах существуют унифиц. сигналы, позволяющие объединить вместе измерит. приборы и системы, приводить в действие исполнительные, регулирующие, управляющие устройства. Виды унифиц сигналов:
Вид сигнала |
Физич. |
Диапазон измерения |
||
|
величина |
|
|
|
Электрич. сигнал |
Постоянный ток |
1) |
0- 5 мА |
|
|
|
2) |
0-20 мА |
|
|
|
3) |
4-20мА |
|
|
Постоянное |
1) |
0-10 мV |
|
|
напряжение |
2) |
0-20 мV |
|
|
|
3) |
(-10)-0-(+10) мV |
|
|
|
4) |
0-1 |
|
|
|
5) |
0-10 |
|
|
|
6) |
(-1)-0-(+1) |
|
|
Переменное |
1) |
0-1 V |
|
|
напряжение |
2) |
0-2 V |
|
|
|
3) |
0-10 V |
|
|
Частота |
1) |
2-4кГц |
|
|
|
2) |
2-8 кГц |
|
Пневматич пр-ры. |
давление |
0,2-1кг сила/м2 |
(0,02- |
|
|
|
0,1МПа) |
|
|
Гидравлич. сигнал |
давление |
Исп. |
для передачи |
|
|
|
усиления, |
развив. |
|
|
|
макс.мощностьна кг.об- |
||
|
|
ния. Исп. на судовом. |
||
|
|
ав. транспорте. |
|
|
Наиб распростр. получили токовые и частотные системы передачи информации, т.к. имеют наибольшее помехозащищенность. Кроме этого исп. реостатные, индукционные, диффуз.-трансформат. Больш функц. параметров в усилие или линейное(угловое) перемещение. В автом. приборах выполнен. на основе блочно-модульн. принципа преобр. функц параметров в униф сигнал осущ. по 2-м схемам:
1)парам-р-----усилие-----униф. сигнал
2)парам-р-----перемещение-----униф. сигнал
Для преоброз. параметров исп. средства и методы. Типовыми преоброзов. явл. преобразователь «сила-ток», а преобр. перемещения в униф. сигнал – преобразов. «перемещение-ток».
29. Система передачи информации «силаток».
Наиболее часто используются системы преобразователя постоянный ток, что увеличивает помехоустойчивость таких систем. Они обеспечивают передачу информации на несколько км. В качестве источника информации могут выступать ПИП (первичный измерительный преобразователь (превращает изменение ф.-х. параметра образца в электрический сигнал)) всех видов.
Преобразователь «сила – ток»
В основу работы преобразователя положен принцип силовой компенсации. Измеренный параметр преобразуется в усилие Rx, которое воздействует на рычаг и уравнивается усилием обратной связи Roc, которое разв-ся магнито-электрическим преобразователем элемента (МЭП). МЭП состоит из постоянного магнита с п-образным магнитопроводом. В зазоре магнитопровода расположена катушка, жестко закрепленная на рычаге.
ИПР – индикатор перемещения рычага.
Обмотка на катушке подключена к токовому выходу усилителя. Ход усилителя соединен со вторичными обмотками L2 и L´2 ИПР. На первичную обмотку L1 подано напряжение питания. При изменении значения параметра изменяется Rx и равновесие рычажной системы нарушается, что приводит к перемещению рычага относительно точки О. На конце рычага перемещается сердечник из магнитомягкого материала. Перемещение сердечника преобразуется ИПРом в сигнал
∆е.
∆е = UL2 – UL´2
Усилитель усиливает ∆е и преобразует в пропорциональное изменение тока выхода усилителя (I вых). I вых протекает на катушке МЭПа. В результате возникает усилие обратной связи Roc.
Roc = B· l· n· I вых
B – магнитная индукция l – длина витка
n – количество витков
Уравнение равновесия рычажной системы
I вых = Rx· l1 / l2· B· l· n, Rx· l1 = Roc ·l2
Статическая характеристика преобразователя зависимость: I от усилия.
30. Дифференциально-трансформаторная система передачи информации.
В дифференциально-трансформаторном преобразователе вторичные обмотки включены встречно. При перемещении сердечника возникает ∆е. Cтатическая характеристика: зависимость ∆е = f (х).
х - перемещение
Диффер. трансформатор, представляющий из себя трансформатор с разделенным на 2 части катушками индуктивности.
При нейтральном расположении сердечника:
а) U2=0 – ЭДС и соответствующее им напряжение равны и направлены противоположно др. др.
б) при смещении сердечника в любом направлении равенство ЭДС нарушается, на вых. вторичной обмотке возникает напряжение пропорц. перемещению.
U2~l
На статич. харак-ке эта ситуация отображается след. образом:
31. Преобразователь «перемещение – ток».
Чувствительный элемент преобразует измеренный параметр в перемещение магнитного сердечника. Для преобразования перемещения в электрический сигнал используется магнитная система.
WB1 и WB2 – обмотки возбуждения магнитных потоков Wос – обмотки обратной связи
Уос – усилитель обратной связи Обмотки возбуждения с последовательно включенными диодами
образуют 2 смежных плеча моста. Противоположные им плечи R1 и R2. Измерительная диагональ ab подключена к усилителю, выход которого соединяется через канал связи с нагрузкой; через усилитель обратной связи с катушками обратной связи. Питание осуществляется импульсным напряжением.
При нейтральном положении сердечника существует 3 пути распространения магнитных потоков.
Потоки Ф2 и Ф3 равны по величине и противоположно направлены. Результирующий поток в индикаторах =0 (Фм=0). При смещении сердечника относительно среднего положения резко возрастает величина Ф3. В результате Фм ≠ 0. В нейтральном положении I1 и I2 равны и мостовая схема находится в равновесии. При отклонении появляется потоки Фм, которые совмещаются с потоками возбуждения
Ф
1 = Фм + Фв1 Ф
2 = Фм – Фв2
В связи с этим магнитное насыщение левого индикатора наступает раньше, чем правого. По левой обмотке протекает I1, следовательно I1 протекающий по левой обмотке возбуждения резко возрастает. Баланс моста (напряжение АВ) нарушается. Напряжение АВ измерительной диагонали моста подается на усилитель, который формирует на выходе токовый сигнал Iвых пропорциональный напряжению Uав. Этот сигнал подается через усилитель обратной связи в обмотки обратной связи, который формирует потоки Фос.
В результате происходит компенсация магнитных потоков, т.к. они направлены встречно Фос. Токи в плечах моста уравниваются. Такие приборы выпускаются с классом точности 0,6 и 1,5.
32. Сельсинная система передачи информации.
ОУ – отсчетное устройство.
Предназначена для передачи информации об угловых перемещениях. Используется в приборах: рефракторы, спектрографы.
Схема предст. собой емкостные машины переменного тока с преобразованием углового перемещения в изменение индуктивной связи м/ду абсолютными возбуждением и синхронизацией.
Синхраниз. момент: М=Ммах*sinα
ПИП содержит чувствительный элемент, кинематически связанный с ротером сильсина (дан. сильсин наз. сильсин-датчик
(СД)).
Приемником информации аналог. машина, ротор которой связан с отсчетным устройством, и наз-ся сельсин-приемник.
Обмотки возбуждения Ов1 и Ов2 подключены к источнику переменного напряжения, а 3-х фазные обмотки в ротерах машин назся обмотками синх-ции с связаны м/ду собой каналом связи (КС)(линия может достичь несколько сотен метров).
При протекании переменного тока по обмотке возбуждения в обмотках Е1, Е2, Е3 формируется ЭДС, соответствующая 3-х фазному расположению этих обмоток.
Е1=Ем*соsα
Е2=Ем*соs(α-1200)
Е3=Ем*соs(α+1200)
α – возможное изменение положения обмотки синхронизации относительно магнитного поля обмотки возбуждения.
Если оба ротора мах в согласованном положении, ЭДС обмоток синхронизации равны м/ду собой и в каналах связи отсутствуют уравнивающие токи.
При изменении положения ротора СД ЭДС отличаются и в каналах связи текут токи пропорциональные разности ЭДС соответствующих фаз СД и СП. Эти токи взаимодействуют в СП с магнитным потоком Ов2 , вызывая появление синхронных моментов СП. В результате ротер СП поворачивается до тех пор, пока не сравняется ЭДС СД и СП. После чего исчезают токи, следовательно ротор перестает вращаться. Угол поворота СД=углу поворота СП.
Абсолютная погрешность датчиков: СД – 0,25-0,5 угловых единиц; СП – 0,75-1,5 угловых единиц.
33.Способы задания сигналов измерительной информации.
Визмерительной технике носителями информации явл. электрические сигналы, в которых любой измен-ся параметр эл. силнала может явл-ся функцией состояния объекта.
Эл. сигналы классиф-т: 1) детерминированные, 2) случайные.
Детерминированные сигналы – сигналы, значение параметров которых в любой момент времени известны; опред-ся заданием функции времени и м/б представлены с вероятностью =1.
Случайные – сигналы, вероятность предсказания параметров в которых ≠1. Разновидность случайных сигналов - квазидетерменированные сигналы (эти сигналы описываются функцией заданного вида, но один или несколько параметров в данной функции явл. случайными).
СПОСОБЫ: 1. Сигнал
2. Непрерывный во времени и квантовый по уровню
сигнал ступенчатой формы
U – шаг квантования
Сигнал регистрируется, когда его величина отличается от предыдущего значения на U. Требования к устройствам, регистрирующим такой сигнал: должны иметь наименьший шаг квантования следовательно лучше отслеживается сигнал.
3.Дискретный во времени сигнал – сигнал регистр-ся в опред. моменты