7

2.Рабочие учебные материалы

2.1.Рабочая программа (объем 130 часов)

ВВЕДЕНИЕ (4 часа)

[1], с. 5…21; [2], с. 3…47, 279…297 [3], с. 5…22, 30…32; [5], с. 3…4; [6]; [8]; [10]

Цели и задачи изучения дисциплины. Роль методов и средств технических измерений в обеспечении современного производства. Тенденции развития информационных устройств.

Общие положения. Основные термины и понятия: измерения, контроль, средства измерения, метод и принцип измерений.

Погрешности измерений.

Классификация методов: непосредственной оценки, сравнения с мерой (нулевой, дифференциальный). Методы противопоставления, замещения и совпадения.

Виды средств измерений (меры, измерительные устройства; информационно-измерительные системы) и их классификация.

Государственная система приборов. Единство измерений и его обеспечение. Системы стандартов на общетехнические нормы, термины и определения (ГСС, ЕСКД, ЕСТПП, ГСИ).

Раздел 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ (16 часов)

[2], с. 140…145, 189…197; [3], с. 22 … 29, 32…35, 74…82; [5], с. 44…50, 53…101, 123…153; [6]; [9]; [10]

1.1. Основы построения средств измерений

Измерительные устройства как элементы систем управления технологическим оборудованием. Взаимосвязь измерительных устройств, приборов и систем с системами управления различного уровня в гибких автоматизированных производствах. Применение вычислительной техники для обработки результатов измерения и контроля. Основные функциональные блоки средств измерений.

8

1.2. Метрологические характеристики средств измерений

Статическая характеристика. Чувствительность, диапазон преобразования, класс точности. Чувствительность устройств с линейными и нелинейными градуировочными характеристиками.

Динамическая характеристика, динамическая погрешность. Быстродействие. Характеристики измерительных преобразователей при воздействии стандартных сигналов. Переходная функция. Амплитудночастотная и фазочастотная характеристики.

1.3. Структурные схемы и методы повышения точности средств измерений

Замкнутые и разомкнутые структуры измерительных приборов и систем. Активный и пассивный контроль. Функциональный и параметрический контроль. Структурные особенности средств измерений: прямого преобразования и цепей уравновешивания (статического, астатического и развертывающего). Методы повышения точности: конструктивно-технологические, структурные, алгоритмические, инвариантные и комплексные.

Измерительные преобразователи и структурные схемы их включения.

Раздел 2. АНАЛОГОВЫЕ ПЕРВИЧНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

(24 часа)

[2], с. 328…351; [3], с. 126…196; [4], с. 3 … 5; [9]; [10]

2.1. Классификация измерительных преобразователей

Преобразователи механических величин в электрические. Классификация измерительных преобразователей: по физическому принципу действия, по наличию контакта с объектом измерения, по принципу выработки информации, по характеру результата измерения. Основные характеристики и схемы включения.

9

2.2. Параметрические измерительные преобразователи

Резистивные измерительные преобразователи.

Принцип действия и схемы включения: последовательная, делителя, мостовая.

Потенциометрические (реостатные) преобразователи. Устройство проволочных потенциометрических преобразователей. Зависимость градуировочной характеристики потенциометрического преобразователя от величины нагрузки. Реверсивные схемы включения.

Основы электротензометрии. Тензорезисторные преобразователи: проволочные, фольговые и полупроводниковые тензорезисторные преобразователи. Основные метрологические характеристики тензорезисторов. Температурная погрешность. Измерительные схемы с тензорезисторами. Уравнение равновесия мостовой измерительной схемы.

Терморезисторы. Измерительные схемы включения терморезисторов.

Электромагнитные измерительные преобразователи. Принципы действия. Зависимость изменения тока в катушке

преобразователя от изменения длины и площади воздушного зазора. Индуктивные, трансформаторные и магнитоупругие. Используемый физический принцип, материалы, характеристика и конструкция.

Особенности расчета параметров. Преимущества и недостатки. Схемы включения электромагнитных преобразователей.

Мостовые схемы переменного тока. Векторные диаграммы. Процесс уравновешивания. Уравнение равновесия. Градуировочные характеристики. Частотно-зависимые измерительные схемы.

Электростатические измерительные преобразователи. Принцип действия и области применения. Физические основы

работы. Типы емкостных преобразователей. Градуировочные характеристики. Зависимость параметров электростатических преобразователей от внешних факторов. Измерительные схемы, их особенности; делители напряжения, мостовая и резонансные схемы. Основные требования, предъявляемые к параметрам емкостных преобразователей; достоинства и недостатки электростатических

10

датчиков. Конструктивные особенности и характеристики емкостных преобразователей, используемых для исследования параметров машин.

2.3. Генераторные измерительные преобразователи

Индукционные измерительные преобразователи.

Принцип действия и способы получения ЭДС. Вращающиеся измерительные преобразователи. Линейные измерительные преобразователи (акселерометры). Импульсные измерительные преобразователи.

Термоэлектрические измерительные преобразователи. Принцип действия. Условие теплового баланса. Применяемые

материалы для термопар. Градуировочные характеристики. Способы включения. Компенсация напряжения на холодном спае. Конструктивные особенности термопар.

Пьезоэлектрические измерительные преобразователи. Пьезоэлектрические преобразователи. Принцип действия и

область применения. Пьезоэффект: прямой и обратный; материалы, используемые в пьезоэлектрических преобразователях, их свойства. Эквивалентная схема пьезоэлектрического преобразователя. Схемы включения. Выходное сопротивление и постоянная времени преобразователя. Пьезорезонансные преобразователи.

2.4. Фотоэлектрические измерительные преобразователи

Физические принципы работы, классификация по типу фотоэффекта. Системы энергетических и фотометрических величин. Основные свойства оптического излучения. Интерференция.

Источники излучения: лампы накаливания, газоразрядные, лазеры, светодиоды. Приемники света: вакуумные и газонаполненные элементы, фотоумножители, фоторезисторы. Оптроны. Измерительные схемы включения приемников света.

Структурные схемы фотоэлектрических преобразователей интенсивности излучения на основе измерения светового потока, отношение двух световых потоков и разности двух световых потоков. Структурные схемы фотоэлектрических преобразователей на основе измерения фазовых сдвигов на частотах оптического диапазона. Структурные