otd

7. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

7.1. Классификация методов измерений

По виду физических параметров диагностирования СТД разделяются на несколько групп. В вагонном хозяйстве применяют в основном СТД в которых измеряют следующие параметры:

Кинематические (время, скорость, ускорение, период, частота периодического процесса, колебания или вибрации).

Геометрические (расстояние, размер, площадь, объем, угол).

Статические и динамические (сила, масса, импульс силы,

давление, момент силы, коэффициент трения, работа).

Механические свойства (плотность, твердость, ударная вязкость). Тепловые (температура, теплопроводность).

Акустические (звуковое давление, частота звука, громкость, громкость звука, акустическое сопротивление).

Электрические и магнитные (ток, напряжение, электрическое сопротивление, частота тока, фаза, напряженность магнитного поля, магнитная индукция, намагниченность).

Оптические (поток инфракрасного излучения, коэффициент отражения, волоконная оптика, голография).

В основе всех методов измерений являются различные преобразователи одного вида параметра в другой, удобный для наблюдения, автоматизации измерений и регистрации.

Наибольшее распространение получили преобразователи различных

неэлектрических параметров в электрические.

Электрические средства измерений имеют ряд существенных преимуществ:

1. Простота измерения в широком амплитудном диапазоне.

Электроника позволяет в тысячи раз усиливать электрические сигналы, а следовательно в такое же число раз увеличивать чувствительность аппаратуры. Благодаря этому электрическими методами можно измерять такие величины, которые другими методами вообще не могут быть измерены.

2. Малая инерционность электрической аппаратуры, то есть

широкий частотный диапазон. Это дает возможность измерять быстро протекающие во времени процессы с их регистрацией.

3. Возможность измерения на расстоянии, в недоступных местах, вредных условиях, возможность

централизации и одновременности измерения многочисленных и различных по своей физической природе величин, то есть возможность создания комплексных информационно-измерительных систем, возможность передачи результатов измерений на большие расстояния, математической обработке и использования их для управления.

4. Возможность комплектования измерительных и

обслуживаемых или автоматических систем из блоков однотипной электрической аппаратуры, что имеет важнейшее

значение для создания информационно-измерительных систем.

Устройство, осуществляющее однозначную функциональную зависимость одной неэлектрической или электрической величины от другой,

называется измерительный преобразователь.

По принципу действия преобразователи можно подразделить:

Аналоговый измерительный преобразователь (ИП) — измерительный

преобразователь, преобразующий одну аналоговую величину в другую аналоговую величину;

Аналого - цифровой измерительный преобразователь— измерительный

преобразователь, преобразующий аналоговый измерительный сигнал в цифровой код;

Цифро – аналоговый измерительный преобразователь— измерительный

преобразователь, преобразующий числовой код в аналоговую величину.

По месту в измерительной цепи:

Первичный измерительный преобразователь — измерительный

преобразователь, на который непосредственно воздействует измеряемая физическая величина. — Датчик – конструктивно обособленный первичный измерительный преобразователь;

Промежуточный измерительный преобразователь — измерительный

преобразователь, занимающий место в измерительной цепи после первичного преобразователя.

По принципу действия ИП делятся на генераторные и параметрические.

7.2. Характеристики преобразователей

Чувствительность – отношение выходного сигнала (В, А) к уровню возбуждения (входному, измеряемому параметру); Разрешение – наименьшее изменение параметра, которое может быть измерено (определено);

Воспроизводимость – оценка результатов измерения одной и той же величины параметра;

Динамическая характеристика – постоянная времени, это время,

необходимое преобразователю для того, чтобы достич 63% уровня ступенчатого изменения входного сигнала.

U

Uвх

Uвых

3τ

Преобразователи механических параметров в электрические

Тензодатчики в технике измерений неэлектрических величин используются по двум направлениям.

Первое направление – использование тензоэффекта проводника, находящегося в состоянии объемного сжатия, когда естественной входной величиной преобразователя является давление окружающего его газа или жидкости. В этом случае преобразователь представляет собой катушку провода (обычно манганинового), помещенную в область измеряемого давления (жидкости или газа). Выходной величиной преобразователя является изменение его активного сопротивления.

Второе направление – использование тензоэфффекта растягиваемой проволоки из тензочувствительного материала. При этом тензопреобразователи применяются в виде “свободных” преобразователей и в виде наклеиваемых.