- •Основы проектирования приборов и систем
- •Введение. Термины и определения.
- •Математические модели и их классификация
- •Структурная организация приборов и систем. Цифровые преобразователи и приборы
- •Структуры и алгоритмы функционирования измерительных систем
- •Многоточечные измерительные системы.
- •Мультиплицированные измерительные системы.
- •Сканирующие измерительные системы.
- •Системы автоматического контроля
- •Датчики физических величин Датчик как цепь измерительных преобразователей
- •Фотоэлектрические преобразователи
- •Емкостные преобразователи
- •Индуктивные преобразователи
- •Магнитоупругие преобразователи
- •Функции преобразования электрических измерительных цепей датчиков
- •Делитель напряжения с одним рабочим плечом
- •Делитель напряжения с двумя рабочими плечами
- •Мостовая цепь с одним рабочим плечом
- •Мостовая цепь с четырьмя рабочими плечами
- •Нормирующие преобразователи
- •Измерительные преобразователи компенсационного типа
- •Масштабирующие преобразователи тока и напряжения на операционных усилителях
- •Измерительные преобразователи переменного тока
- •Типовые схемы построения измерительных преобразователей на основе операционных усилителей.
- •Накопители информации
- •Накопители на гибких дисках
- •Накопители на жестких магнитных дисках
- •Накопители на компакт-дисках
- •Приводы сd-rом
- •Накопители на магнитной ленте
- •Показатели качества приборов и систем
- •Системный подход, как основа проектирования
- •Принцип агрегатирования при проектировании приборов и систем
- •Выбор интерфейсов измерительных систем
- •Канал общего пользования (интерфейс приборный)
- •Проектирование программного обеспечения измерительных систем
- •Нормируемые метрологические характеристики приборов и систем
- •Сертификация приборов и систем
- •Методы повышения точности
- •Требования предъявляемые к устройствам отображения и регистрации информации
Сканирующие измерительные системы.
Сканирующие измерительные системы предназначены для получения измерительной информации о состоянии поля физических величин.
Восприятие состояния поля осуществляется сканирующим (системным) датчиком, преобразующим изображение исследуемого поля в электрические сигналы. В этих устройствах используются механические, электрические, оптико-механические и фотосканирующие элементы. Сканирующие ИС применяют для контроля температурных полей нагретых объектов, для контроля состояния печатных плат, для контроля качества обработки на больших поверхностях и т.д. Кроме того, сканирующие измерительные системы используются для распознавания образов, чтения печатных знаков, считывания графиков и др.
В зависимости от способа организации изображения поля измерительные каналы сканирующих ИС подразделяют на параллельные и последовательные ИК. В параллельных сканирующих ИС восприятие физической величины осуществляется одновременно для всех элементов контролируемого поля. В последовательных сканирующих ИС восприятие информации осуществляется последовательно от одного элемента к другому.
В зависимости от способа управления процессом восприятия сканирующие элементы подразделяются на 2 группы: пассивные и активные.
При пассивном способе сканирования процесс восприятия организуется по заранее заданной траектории, которая не изменяется в зависимости от свойств и характера изображения. При активном сканировании поля траектория восприятия управляется в зависимости от свойств и характера изображения.
Существуют:
- статические измерительные системы используются при экспериментальном исследовании характеристик случайных процессов, при этом производится измерение параметров непрерывной функции xi(t) по ансамблю , где . Ансамблем значений случайного процесса также является множество ; , взятых в определенный момент времени tj.
Интегральная функция распределения вероятностей определяется вероятностями нахождения исследуемого процесса ниже уровня x, который может изменяться от -∞ до +∞:
Плотность распределения вероятностей: или .
и
Здесь n – количество дискретных значений, уровень которых меньше x для функции распределения; - количество дискретных значений в исследуемой реализации – объем выборки.
- корреляционные измерительные системы предназначены для измерения и оценки корреляционной функции случайных процессов.
- спектральные измерительные системы предназначены для количественной оценки спектральных характеристик измеряемых величин.
Системы автоматического контроля
При контроле устанавливается степень соответствия между состоянием объекта контроля и заданной нормой.
Контроль, при котором описания норм заданы в количественном виде с помощью аналоговых и цифровых установок и широко применяются для оценки состояния процесса производства, называется техническим контролем.
САК должна выполнять следующие функции:
- восприятие входных величин и преобразование соответствующих сигналов;
- формирование и реализацию норм в аналоговых и цифровых видах, сравнение входных величин с описанием норм;
- формирование и выдачу количественных суждений о состоянии объекта контроля;
- автоматическое управление работой системы;
- аналого-цифровое преобразование;
- выдачу аналоговой или цифровой информации;
- обработку информации;
- самоконтроль системы.
Некоторые функции САК могут выполняться как аппаратными, так и программными средствами.
При выполнении операции сравнения контролируемой величины с одной уставкой имеется возможность осуществить разделение состояния контролируемой величины на две области ( ), одну из которых можно считать областью нормального состояния. Для технологических процессов помимо областей нормальных режимов могут быть выделены области предаварийных и аварийных состояний.
Нормы и контрольно-измерительная информация в САК могут быть описаны по абсолютным значениям (рис. 1, а) либо по отклонению от номинального значения (рис. 1, б). В САК находят применение оба способа описания норм и выдачи контрольно-измерительной информации.
САК подразделяют на специализированные и универсальные. Специализированные САК предназначены для узконаправленных операций контроля. Универсальные САК – для объектов контроля ОК выполняются в виде совокупности средств вычислительной и измерительной техники.
САК выполняются в виде совокупности средств вычислительной и измерительной техники.
Ядром САК, реализующий процесс переработки информации и формирование воздействия на ОК, является ЭВМ. Соединение функциональных блоков в САК осуществляется с помощью стандартных цифровых интерфейсов.
Современные САК обеспечивают контроль от 400 до 500 величин.