6.5. Что изменится в структурных схемах кодера и декодера при увеличении l0до трёх?
Лабораторная работа №14
«Исследование частотно-импульсной телеизмерительной системы»
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1. Изучение функциональной схемы частотно-импульсной телеизмерительной системы (ТИС) с цифровым отсчетом показаний.
1.2. Исследование преобразователя «ток-частота» (ПТЧ).
1.3. Исследование преобразователя «напряжение-частота» (ПНЧ).
2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Телеизмерение (ТИ) – область телемеханики [1-5], охватывающая теорию и технические средства для измерения на расстоянии значений контролируемых параметров. Информация при этом предварительно преобразуется в сигналы, удобные для передачи по каналу связи. ТИ преследует цель наиболее точно и с минимальными затратами обеспечить возможность измерения на значительных расстояниях от места замера до места отсчета измеряемой величины.
К ТИС предъявляются высокие требования, важнейшими из которых являются: точность, надежность, помехоустойчивость и значительная протяженность тракта передачи информации. Этим требованиям отвечает частотно-импульсная ТИС, функциональная схема которой приведена на рис. 14.1.
Измеряемая величина x (например, температура, давление, ток или напряжение) преобразуется первичным преобразователем (ПП) в электрическую величину y (ток, напряжение, сопротивление). Далее происходит вторичное, телемеханическое преобразование: электрическая величина, в данном случае напряжение, преобразуется в сигнал с помощью преобразователя «напряжение-частота» (ПНЧ). На выходе ПНЧ формируются прямоугольные импульсы, частота следования которых f пропорциональна величине входного напряжения y. Полученный частотный сигнал через линейное устройство (ЛУ), обеспечивающее усиление сигнала и его согласование с параметрами линии связи (ЛС), поступает в тракт передачи.
На приёмной стороне прямоугольные импульсы, проходя через ЛУ, поступают на частотный приёмник (ЧП), который обеспечивает селекцию передаваемой информации, отображенной в частоте следования импульсов. Частотный приёмник по существу является цифровым частотомером, принцип действия которого заключается в подсчете числа импульсов за строго определенный интервал времени. Обработанный частотным приёмником сигнал поступает в виде кодовой комбинации z в преобразователь приёмного устройства (ППУ), обеспечивающего согласование сигнала с характеристиками используемого устройства индикации (УИ), служащего для отображения информации. УИ может быть выполнено, например, в виде стрелочного прибора или цифрового индикатора.
Следует отметить, что в промышленных ТИС отображение измеряемого параметра на приёмной стороне должно осуществляться в тех единицах, в которых принято его измерение: А, В, кВт, об./мин., С, кг/см2 и т.д. Поэтому устройство индикации (прибор отображения информации) должно быть проградуировано в соответствующих единицах измерения.
В частотно-импульсных ТИС измеряемая величина определяет частоту следования импульсов на выходе передающей части системы, поэтому изменения параметров ЛС практически не влияют на точность ТИ.
В частотно-импульсных ТИС для надежной работы приемных устройств целесообразно сохранить достаточно крутыми фронты импульсов, для этого необходимо передавать без искажений не только основную (первую) гармонику, но и третью, а иногда и пятую гармоники импульсного сигнала, что требует расширения необходимой полосы частот f. Поэтому для частотно-импульсной передачи с одинаковой длительностью импульсов и пауз выбирают диапазон частот из соотношения:
f = (3…5)fmax,
где fmax – максимальная частота следования импульсов.
Если сигналы частотно-импульсного ТИ передаются по каналу частотного уплотнения, т.е. подвергаются частотной или амплитудной манипуляции, то необходимая полоса частот возрастает:
f = (6…10)fmax.
Часто используется узкополосная манипуляция с передачей только одной боковой полосы частот. При этом необходимая полоса пропускания канала уменьшается в два раза по сравнению с приведенной.
В данной лабораторной работе исследуются основные блоки ТИС, обеспечивающие преобразование напряжения (тока) в частоту следования прямоугольных импульсов с последующей регистрацией частоты на цифровом индикаторном устройстве.