Лекции

fo

ГИСЧ К ПУ ОУ

Код

Старт

Тг

Уст. нуля

Стоп

Рис. 6.32

Перед началом работы импульсом «Установка нуля» устанавливаются в исходное состояние все элементы, которые могут иметь неоднозначные состояния.

Фазометры могут работать на принципе преобразования временного интервала между моментами прохождения через нуль двух напряжений в код. Структурная схема приведена на рисунке 6.33. Измеритель временного интервала работает по схеме рисунке 6.32. Ф1иФ2 – формирователи, формирующие старт и стоп импульсы.

Ux1" Старт-импульс

Измеритель БВВИ временного интервала

Ux2

Ф2 Ux2'

Ux2" Стоп-импульс

Рис. 6.33

Блок выделения временного интервала БВВИ, который из серии импульсов выделяет только два.

3. Время-импульсный вольтметр постоянного тока.

В этих вольтметрах измеряемое постоянное напряжение Ux преобразуется во временной интервал tx посредством сравнения Ux с линейно-изменяющимся напряжением Uk , а дальше все по

302

схеме рисунка 6.32. По старт-импульсу запускается ГЛИН, а на вход ПУ идут квантующие импульсы. В момент UK UX сравнивающее устройство (СУ) формирует стоп-импульс, который прекращает прохождение импульсов в ПУ. То есть разница схем рисунков 6.34 и 6.32 в наличии СУ и ГЛИН, формирующих стопимпульс.

Код Тг

Стоп-импульс Старт-импульс

Рис. 6.34

4. Интегрирующие вольтметры (двухтактные).

В этих вольтметрах постоянное напряжение Uх сначала интегрируется за определенный промежуток времени tин , затем преобразуется в пропорциональный временной интервал tх путем возврата интегратора в исходное состояние с постоянной скоростью, а дальше – по известной схеме рисунка 6.32. Эти вольтметры более помехоустойчивы и весьма высокочувствительны. Есть интегрирующие вольтметры с ценой младшего разряда отсчетного устройства 0,1 мкВ. Но сложны.

5. Вольтметры амплитуды импульсов.

Принцип действия состоит в преобразовании амплитуды во временной интервал, который и меряется по известной схеме. Для этой цели используется заряд конденсатора через диод (пиковый детектор). Разряжается конденсатор через токостабилизирующую цепь линейно. Время разряда при этом линейно связано с амплитудой.

ЦИУ с непосредственным преобразованием в код частоты. 1. Частотомеры. Принцип основан на подсчете числа импуль-

сов частотой fх за интервал времени tин . Схема показана на рис.6.35, где Ф формирует импульсы, которые проходят через

ключ К в течение времени, равного длительности импульса tин , с генератора импульса заданной длительности (ГИЗД) по команде «Пуск». Количество импульсов, которые пройдут на вход пересчетного устройства ПУ, будет N tин fx .

Пример: частотомер Ф5041 на диапазоне от 0,1 Гц до 10 МГц.

fx fx

Ф К ПУОУ

Рис. 6.35

2. Интегрирующие частотные вольтметры постоянного тока. В них измеряемое напряжение Uх предварительно преобразуется в частоту импульсов fх k Uх , а далее эта частота измеряется

по схеме рисунка 6.35.

ЦИУ с непосредственным преобразованием в код напряжения постоянного тока.

3. Вольтметры циклические. В них измеряемое напряжение Uх сначала преобразуется в число-импульсный код путем сравнения Uх с известным напряжением Uk , возрастающим во времени скачками через шаг квантования (рис. 6.36).

Uk формирует генератор линейно-ступенчатого напряжения ГЛСН, который работает под действием поступающих на его вход

Существуют вольтметры переменного тока как с непосредственным сравнением измеряемого напряжения с известным напряжением, так и с промежуточным его преобразованием в напряжение постоянного тока.

В первых даются показания амплитудных значений Uk . В них Uk изменяется в соответствии с выбранным кодом до тех пор, пока оно не станет равным амплитудному значению Ux . Процесс длится обычно несколько периодов.

Чаще применяются вольтметры с промежуточным преобразованием переменного напряжения в постоянное напряжение, измеряемое цифровым вольтметром постоянного тока.

Преобразование в постоянное напряжение идет пропорционально либо среднему, либо амплитудному, либо действующему значению. Пример: вольтметр Ф4850.

6.8.ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

Появление информационно-измерительных систем связано с усложнением современного производства и научных исследований, приведшим к необходимости измерять и контролировать одновременно сотни и тысячи физических величин. Причем принятие решений стало возможным не на основе отдельных измерений, а потоков измерительной информации. (Пример: контроль состояния станции Салют-7 осуществлялся с помощью 2100 первичных преобразователей, причем в 1с проводилось 25600 измерений.) Вот для одновременного автоматического съема, обработки и передачи информации от множества объектов измерения и служат ИИС.

По функциональному назначению ИИС классифицируются на следующие виды: 1) измерительные системы; 2) системы автоматического контроля; 3) системы технической диагностики. В настоящее время распространились измерительно-вычислительные комплексы (ИВК). ИВК – это вид ИИС, который используется не только для обработки результатов измерений, но и для управления самим процессом управления, а также для формирования управляющих воздействий на объект исследования.

Для того чтобы ИИС были бы универсальными, т.е. пригодными для измерения и контроля разнообразных величин, все эти

2.Сканирующие ИС имеют один канал с одним набором элементов и последовательно во времени выполняют измерения множества величин. Дополнительно имеют сканирующее устройство, перемещающее датчик в пространстве для измерения распределенной в пространстве измеряемой величины (температура поля, механические напряжения и т.д.). Они обладают низким быстродействием.

3.Мультиплицированные ИС характерны тем, что имеют целый ряд измерительных каналов, в каждом из которых есть датчик, элемент сравнения С, элемент выдачи результата (ВР) и общий для всех каналов элемент М (мера). Эти системы в течение одного цикла измерения (развертки) известной величины выполняют сравнение ее со всеми измеряемыми величинами.

Недостаток – большое число элементов сравнения, датчиков и ВР, равное числу измеряемых величин. Но всё же число элементов меньше, чем в многоканальных (М – общая) при том же быстродействии.

4.Многоточечные ИС имеют много (тысячи) измерительных каналов и применяются при исследовании сложных объектов с большим числом измеряемых величин. Принцип действия последо- вательно-параллельный, что видно из рисунке 6.38, где D – датчики, ИК – измерительный коммутатор, С – элемент сравнения, М – мера, ВР – элемент выдачи результата.

D1

ИК С ВР

Dn

М

Рис. 6.38

Многоточечные ИС имеют меньшее количество оборудования по сравнению с многоканальными ИС, но зато у них ниже быстродействие.

Телеизмерительные системы (ТИС) отличаются от ИС ближнего действия наличием специального канала связи, т.к. при-

Частотные телеизмерительные системы. В частотных ТИС значения измеряемой величины передаются по линии связи частотой синусоидального тока или импульсов постоянного тока. Здесь могут использоваться все виды линий связи. Возможно как временное разделение каналов, так и частотное. Передающее устройство ПУ преобразует величину Х в частоту fx , по линии связи (ЛС)

частотный сигнал передается на приемник (Пр), где преобразуется либо в аналоговый сигнал, либо в код для выдачи на ВР (рис. 6.40).

X fx

ПУ ЛС Пр ВР

Рис. 6.40

Сейчас частотные ТИС применяются как системы дальнего действия – сотни километров. Число одновременно передаваемых сообщений из-за перекрестных искажений не превышает 18.

Время-импульсные ТИС – это такие, в которых значение измеряемой величины передается по линии связи длительностью импульсов постоянного тока или интервалами между импульсами. Структурная схема показана на рисунке 6.41, где ИК – измерительный коммутатор; ВИП – время-импульсный преобразователь; ЛС – линия связи; ПВК – преобразователь временного интервала в код; КП – кодовый переключатель; РГ1 и РГn – регистры, запоминающие для каждого канала; ВР – блок выдачи результата.

Рг1

U1

Ргn

Рис. 6.41