ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Элементы измерительных систем

Для каждого из элементов АСИ общие свойства и характеристики имеют своё конкретное выражение в зависимости от их назначения и конкретных условий эксплуатации в данной системе испытаний.

Первичные преобразователи (ПП) обеспечивают восприятие и фиксацию первичной испытательной информации — параметров объекта испытаний и испытательной среды — и формирование сигналов- носителей экспериментальных данных об этих параметрах.

Их состав для каждой системы испытаний, объекта испытаний и конкретного эксперимента различен. При оценке свойств ПП важное значение имеет определение необходимости последующего преобразования (усиления, масштабирования, унификации) его выходного сигнала, линеаризации функции преобразования измеряемой величины, обеспечения электроэнергией, а также установление метрологических требований к измерению первичного параметра (точности измерений, периодичности опроса в процессе испытаний, видов обработки Результатов измерений и т.п.).

Наиболее характерными видами информативных параметров и выходных сигналов ПП являются:

- постоянные и переменные токи и напряжения;

- частота;

- фаза;

- мощность электрических сигналов;

активные и реактивные сопротивления;

- ёмкости;

- индуктивности;

- импульсные и гармонические последовательности;

- временные параметры сигналов и т.п.

Основные функции измерительных преобразователей (ИП) заключаются в нормировании и унификации сигналов ПП, обеспечении метрологической совместимости с другими элементами канала и повышении точности измерений. Это достигается за счёт усиления, нормализации сигналов, преобразования одного вида сигнала в другой или одного информационного параметра сигнала в другой информационный параметр и других линейных (масштабирование, температурная компенсация, установление нуля и т.п.) и нелинейных (фильтрация помех, линеаризация сигнала ПП) преобразований.

В соответствии с ГОСТами в качестве носителя приняты электрические сигналы постоянного и переменного тока. Уровни постоянного тока в системе должны изменяться в различных диапазонах в пределах ± 100 мА.

Уровни напряжений постоянного тока устанавливаются в различных диапазонах в пределах ±10 В. При этом лимитируются и нагрузочные сопротивления. Преобразователи с токовым выходом используются, как правило, при передаче сигналов на большие расстояния.

Использование средств микроэлектроники и вычислительной техники потребовало введения унифицированных сигналов напряжения постоянного тока 0 — 5 В. На переменном токе в качестве основных унифицированных применяются сигналы с уровнями (-1,0) ÷ (+1,0)В; 0 ÷ 2,0 В при частоте 50 или 400 Гц.

Частотные сигналы применяются для дистанционной передачи, а также при высоком уровне помех.

По принципу действия ИП подразделяются на:

- усилители;

- делители;

- стабилизаторы напряжения и тока;

- шунты;

- мостовые схемы;

- измерительные трансформаторы;

- преобразователи постоянного тока и напряжения в переменные и обратно;

- функциональные операционные усилители и др.

В случае применения ПП или использования комплексных элементов с цифровым выходом в составе АСИ могут применяться преобразователи кодов. Некоторые ПИ осуществляют функции умножения, деления, возведения в квадрат и извлечения корня преобразуемых величин, определения их отношений, сравнения с уставками и др.

ИП по форме представления выходной величины подразделяются на аналоговые и дискретные.

ИП могут быть универсальными и специализированными. Так, например, некоторые ИП приспособлены для сопряжения с определённым видом датчиков (пьезодатчиками, термометрами сопряжения, термоэлектрическими термометрами и т.п.).

Различают индивидуальные, групповые и многоканальные ИП.

Индивидуальные ИП обслуживают один ПП. Групповые ИП обслуживают определенную группу ПП с однородными выходными сигналами. Они располагаются после коммутатора и требуют специального управления. Иногда такие ИП совмещают в себе и функции коммутатора.

Если выходные сигналы ПП разнородны, то применяются многоканальные ИП, представляющие собой конструктивное объединение нескольких индивидуальных ИП. Характеристики некоторых ИП в приборном исполнении приведены в табл. 1.

Применение измерительных коммутаторов (ИК) и мультиплексоров позволяет уменьшить объём оборудования и построить многоканальные системы передачи информации по принципу временного или пространственного разделения каналов. Выбор места расположения, числа, структуры соединения коммутаторов и мультиплексоров и их характеристик существенно влияет на качество измерения и другие технические и эксплуатационные характеристики АИС в целом.

В условиях применения микропроцессорной техники важное значение имеет программируемость работы ИК, включая и внешнее оперативное программирование, и управление со стороны ЭВМ.

В общем случае коммутатор представляет собой (n, m)-полюсник с n входами и m выходами. В случаях, когда m > n, он называется распределителем. ИК — это коммутатор, параметры которого нормированы исходя из метрологических требований.

Коммутационные возможности ИК характеризуются значениями n, m, числом одновременно образуемых цепей r, а также доступностью коммутатора — способностью образовывать цепи между различными входами и выходами. Коммутатор считается полнодоступным, если он способен образовать цепи между любыми парами входов и выходов.

По виду коммутирующих элементов коммутаторы разделяются на две группы: контактные (механические, электромеханические) и бесконтактные (электронные). В контактных коммутаторах образование цепей происходит посредством замыкания и размыкания механических контактов. Такие коммутаторы имеют быстродействие порядка 0,5 — 2 мс, низкое сопротивление замкнутой цепи (0,02 — 0,2 Ом) и высокое сопротивление разомкнутой цепи (более 109 Ом) и способны коммутировать мощные сигналы. Бесконтактные коммутаторы имеют существенно меньшие размеры, большее быстродействие (0,5 — 5 мкс) и потребляют меньше электроэнергии. Сопротивление замкнутой и разомкнутой цепей у них составляет соответственно 50 — 400 Ом и 200 — 500 кОм.

В современных АСИ используются коммутаторы в приборном и модульном исполнении. Характеристики некоторых из них приведены в табл. 2.

Таблица 1

ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

Тип ИП	Преобразуемая величина	Входная величина	Диапазон изменения	Выходная величина	Диапазон изменения	Класс точности	Быстродейст вне, 6
Ф87	Постоянный ток	Ток, напряжение	±5мА ±10В	Ток	0 - ±100 мА	0,05	0,001
Ф8024	Переменное напряжение	Напряжение	10 мкВ - 10 мВ	Напряжение	±10 В	2; 0,5; 0,25	0,001
ЕМ01.5.015	Напряжение постоянного тока	Ток, напряжение	1 нА - 10 А 0,1 мкВ - 1000 В		±10 В	0,01	0,1
Е828	Частота переменного тока	Частота	45 - 55; 47 - 52; 49-51; 55 - 65 Гц			1,5; 0,5	1
В848	Активная мощность	Ток, напряжение	0 - 0,5; 1 - 2,5; 5,0 А 8,5- 115 В			0,2	2,5
ES30	Реактивная мощность	Ток	0 - 0,5; 1,0; 2,5; 5,0 А			0,2	2,5
ЕМО 1.5 014	Фазовый угол	Фаза напряжения и тока	±90°	Напряжение	0 - 10 В	0,5	1
1Ц70£	Сигналы термоэлектрических преобразователей (ТП)	Напряжение от ТП типа ТХК; ТХА; ТПП; ТПР; ТВР	0- 50 МВ			1,0; 0,5	0,5
1Ц703	Сигналы термометров сопротивления	Сопротивление	0- 400 Ом			0,5	0,5
НП-ПЗ	Сигналы трансформаторных датчиков	Индуктивность	0-10 мГн			1,0	1,0

Таблица 4.8

ХАРАКТЕРИСТИКИ КОММУТАТОРОВ

Тип коммутатора, модуля	Количество каналов	Число линий в канале	Тип контактов	Диапазон сигнала, В	Сопротивление линии, Ом		Время переключения, МКС	Основная приведенная погрешность	Тип интерфейса
Тип коммутатора, модуля	Количество каналов	Число линий в канале	Тип контактов	Диапазон сигнала, В	замкнутой	разомкнутой	Время переключения, МКС	Основная приведенная погрешность	Тип интерфейса
Ф799 1/2	100	3	к/бк	±3	0,3/100	4·10⁷	10	0,01/0,5	-
Ф240	100	3	к	U = 180 U = 130	0,4	150·10⁹	20·10³	-	-
ФК78 ФК79	32	2	бк к	±10 ±50	150 0,3	2·10⁸ 1·10⁹	25 2,5·10³	±0,05 ±0,02	КАМАК
МКАС-1	64	-	бк	±5	-	-	0,5	0,05	И41
МКБ	32	3	бк	±12	370	2·10⁸	1	0,02	И41
МКК	8	3	к	±110	0,5	10⁹	5·10³	0,01	И41

Дата добавления: 2020-11-23; просмотров: 168; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!