Измерительные устройства

Стр 1 из 9Следующая ⇒

1. Определение информативности измерительных устройств и измерительных подсистем. 2. Классификация измерительных устройств.3. Устройства для измерения перемещений, скоростей и ускорений. 4. Устройства для измерения напряжения и тока.5. Устройства для измерения температур и излучений.6. Устройства для измерения давлений и расходов жидкости и газа. 7.Устройства для измерения угловых величин, угловых скоростей и линейных ускорений подвижных объектов. 8. Основные характеристики измерительных устройств.

В системах автоматического регулирования для получения необходимой информации о процессах регулирования используют различные измерительные устройства. Если для обеспечения процесса регулирования требуется высокая точность измерений или нужно измерить несколько различных параметров, то применяют измерительные системы, состоящие из нескольких измерительных устройств.

Измерительные устройства содержат чувствительные элементы, реагирующие на перемещение, угловую скорость, давление, температуру, частоту, расход жидкости или газа и т. п. Как правило, чувствительный элемент не только реагирует на отклонение регулируемой величины от установленного значения, но и преобразует ее к виду, удобному для дальнейшего использования в системе регулирования.

Чувствительный элемент, в котором одновременно с измерением физическая величина преобразуется в другую форму, более удобную для ее передачи, называют датчиком.

Рассмотрим несколько возможных схем включения датчиков в системы автоматического регулирования. На рис. IV.1, а показана блок-схема включения бесконтактных датчиков измерения угла поворота (или сельсинов). Схема состоит из двух сельсинов (сельсина-датчика СсД и сельсина-приемника СсП), преобразующих угловое рассогласование θ_Д — θ_П в напряжение и_с, т. е.

U_с = k_с (θ_Д — θ_П) (IV.1)

где к_с — коэффициент усиления сельсинной схемы.

В этом случае в сельсинную схему входит и элемент сравнения 1.

Можно представить и другую блок-схему (рис. IV. 1, б), где измерительным элементом (датчиком) является тахогенератор. Элемент сравнения 1 формируется независимо от датчика с помощью дополнительно введенных элементов. В этой схеме

U_с = U_з – k_тг ω_дв (IV.2)

где и_з - задаваемое напряжение; k _тг- коэффициент усиления тахогенератора.

На рис. IV. 1, в показана блок-схема системы автоматической стабилизации летательного аппарата, в которую входят два датчика: ДУС — гироскопический датчик угловой скорости; ДЛУ — датчик линейных ускорений. Схема содержит корректирующее устройство КУ, рулевой привод РП усилителем мощности, летательный аппарат (или объект регулирования ОР).Как видно из рис. IV. 1, в, в системе имеются два сравнивающих устройства 1 и 2, которые не входят в датчики ДЛУ и ДУС. Сравнивающие элементы можно выполнять в виде различных устройств (механических, электрических, электромеханических и т. п.)

На рис IV.2 показаны схемы наиболее часто употребляемых элементов сравнения. Элементы 1 и 2 являются механическими элементами сравнения; 3-7 электромеханическими; 8 и 9 — электрическими.

Рис.IY.1 Блок-схема систем автоматического регулирования с измерительными устройствами различного типа:

а — следящая система с сельсином-датчиком (СсД) и сельсином-приемником (СсП); б — система регулирования скорости вращения выходного вала с тахогенератором; в — система автоматической стабилизации летательного аппарата с двумя измерительными устройствами

Основным показателем, характеризующим качество датчика, является его чувствительность. Под чувствительностью понимают отношение изменения выходной величины у или его приращения Δу к изменению входной величины х или Δх, т. е.

Последнее соотношение можно записать в виде

Таким образом, чувствительность является первой производной от функции, выражающей зависимость выходной величины от входной. В приведенном виде значение чувствительности будет иметь размерность, зависящую от физической природы входной и выходной величин элемента.

Нередко чувствительность определяют как отношение

(IV.3)

где х_б и у_б — выбранные базисные значения входного и выходного сигналов датчика. В этом случае чувствительность всегда будет безразмерным числом.

Нетрудно видеть, что чувствительность элемента совпадает с его коэффициентом усиления.

Величина чувствительности зависит от сил трения и люфтов в кинематических парах элемента, зазоров в электрических контактах и других причин. При выборе чувствительного элемента задаются чувствительностью и в ряде случаев допустимой инерционностью.

Рис. IV.2. Схема элементов сравнения:

1. -механический дифференциал; 2 — рычаг; 3 — потенциометрическая схема; 4 — тахогенератор с вращающимся индуктором; 5 — мостовая схема; 6 — дифференциальная схема; 7 — сельсинная схема; 8 - трансформатор; 9 — э лектрическая цепь.

С понятием инерционности чувствительного элемента обычно связывается представление о некоторой постоянной времени Т_я измерения выходного параметра. Кроме того, в датчиках приходится учитывать и время запаздывания т_н. Например, при измерении температуры запаздывание вызывается тепловой инерцией перегородок между элементом и средой, температура которой измеряется.

Таким образом, требование допустимой инерционности чувствительного элемента по существу сводится к требованию допустимых времен запаздывания и постоянной времени измерения регулируемого параметра, что в каждом случае определяется характером технологического процесса, подлежащего регулированию. При исследовании динамических свойств системы автоматического регулирования инерционность чувствительного элемента играет такую же роль, как инерционные свойства всякого другого звена системы (см. II и III части).

Если системы автоматического регулирования содержат несколько измерительных устройств с цифровыми преобразователями для обработки информации (см. гл. VI), то такие устройства принято относить к информационно-измерительным подсистемам. Основными преимуществами информационно-измерительных подсистем являются избыточность информации, повышающая точность измерений; сжатие информации, уменьшающее влияние различного рода помех и обеспечивающее высокую степень достоверности замеров; повышение надежности действия всей системы регулирования в целом.

Дата добавления: 2015-12-17; просмотров: 13; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!