Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Лшеу аппаратураларының жіктелуі




Өлшеу аспабы деп өлшенуге жататын шаманың мәні туралы өлшеуіш ақпаратты сол ақпаратты тиісті қолдану міндетіне сәйкес келетін түрде алуға мүмкіндік беретін өлшеу құралы айтады. Қазіргі уақыта бір-бірінен құрылғысының құрылымымен, белгілі шамамен салыстыру әдісімен, өлшеу ақпаратын ұсыну формасымен, өлшеніп жатқан шаманың түрімен және көптеген басқа да белгілермен ерекшеленетін алуан түрлі өлшеу аспаптары қолданылады (9.1 сурет).

Өлшеу аспаптарының құрылысы аспаптың құрылымы сипаттайтын өлшеу өңдегіштерінің жиынтығы (белгілі-бір үйлесімде) болып табылады. Аспаптың құрылымына негізгі түйіндер (өңдегіштер) және өлшеуіш өңдеулерге тікелей қатыспайтын, бірақ негізгі түйіндердің жұмыс жағдайларының қажетті шарттарын қамтамасыз ету үшін қажетті көмекші түйіндер жатады.

9.1 сурет. Өлшеу аппаратураларының классификациясы

 

Құрылымдық принцип бойынша өлшеу аспаптарын үш түрге бөлуге болады: тікелей өңдеу, теңестіру, аралас өңдеу.

Құрылымдық сұлбасы 9,а суретте келтірілген тікелей өңдеу аспабының ішіндегі өңдеулер Х кіру шамасынан П1, П2...П өңдегіштер арқылы У шығу шамасына қарай бір бағытта ғана жүзеге асырылады (У1, У2 әріптерімен өңдегіштердің аралық шығу шамалары белгіленген). Мұндай аспаптың құрылымдық сұлбасы ажыратылған болып табылады. Тікелей өңдеу аспаптарына нұсақрлық амперметр мен вольтметр жатады.

Теңестіру аспабының (компенсациялық) екі тізбегі бар:

К1, К2...К өңдегіштерінен құралатын және тікелей өңдеу тізбегі болып табылатын К тізбегі (9,б сурет);

р2... өңдегіштері бар кері өңдеу тізбегі.

Бұл аспаптарға тән ерекшелігі – салыстыру өңдегішіндегі Х кіру шамасы Х шамасымен салыстырылады. АХ=Х-Ху аздаған айырмашылығы болуы мүмкін. К1 бірінші өңдегішке келіп түседі, ал К тізбегінің соңғы өңдегішінің шығу шамасы аралық өңдеулерден кейін тізбекте кері өңдеуге ұшырайды.



Бұл аспаптардың құрылымдық сұлбасы тұйық, және Х мәні Қателігі АХ тең ХУ мәні бойынша анықталады. Егер аспапта қарама-қарсы қою арқылы салыстыру әдісінің принципін іске асырса, ол теңестіру құралына айналады. Теңестіру процесі адамның өзімен (бақылау арқылы) немесе автоматты түрде жүзеге асырылады. Осыған сәйкес, қолмен теңестіру және өздігінен теңестірілетін (автоматты) аспаптар бар.

Аралас өңдеу аспаптарында сұлбаның тұйық бөлігінің шығар немесе кірер жерінде қосымша өңдегіштер бар.

Кез-келген өлшеу аспабымен өлшеу кезінде өлшеніп жатқан шама бірлік түрінде алынған біркелкі шамамен салыстыру процесі жүзеге асырылатындықтан, өлшеу аспаптарының құрылыс принципіне салынған салыстыру әдісі бойынша оларды екі топқа бөлуге болады: салыстыру аспаптары және тікелей бағалау аспаптары.

Әрбір берілген өлшеу барысындағы өлшеніп жатқан шаманы оның өлшемі белгілі біркелкі шамасымен салыстыру кезінде қолданылатын аспап салыстыру аспабы деп аталады. Тікелей бағалау аспабының межелігі осы аспаптың көмегімен өлшенетін шама көрсетілетін бірліктерге градусталған. Сөйтіп, бұл аспаптарда өлшеніп жатқан шамамен біркелкі белгілі шама әрбір өлшеуге қатыспайды, және салыстыру градусталған межелік пен есептеу құрылғысы арқылы жүргізіледі.



Сурет 9.2 Өлшеу аспаптарының құрылымдық схемалары

а) тура түрлендіру; б) теңгеру

 

Құрылымы бойынша аспаптар теңестіру аспаптары, ал тікелей бағалау аспаптары – тікелей немесе аралас өңдеу аспаптары болып табылады.

Өлшеу ақпаратың беру әдісі бойынша барлық аспаптар көрсеткіштерді көзбен шолуға ғана арналған көрсететін және өлшеніп жатқан шаманы уақыт функциясында тіркеуге немесе қандай да бір екі шаманың функционалдық тәуелділігін тіркеуге арналған тіркейтін аспаптарға бөлінеді. Тіркейтін аспаптардың көбінесе көрсеткіштерді көзбен бақылауға арналған есептегіш құрылғысы да болады.

Көрсететін және тіркейтін аспаптардың ішінде өлшеніп жатқан шаманың ағымдағы мәні туралы өлшеу ақпаратын беретін аспаптар және кіру шамасын уақыт бойынша интеграциялайтын аспаптар бар (мысалы, қуатты уақытқа қарап интеграциялайтын электр энергиясын есептегіш).

Өлшеніп жатқан шаманың түріне қарай аспаптарға өздері өлшейтін шаманың бірліктерінің атауына сәйкес келетін атаулар тағайындалған: ток өлшеу үшін - амперметрлер, милиамперметрлер, килоамперметрлер; кедергі өлшеу үшін – омметрлер, мегоометрлер, терраомметрлер және т.б.

Қолдану сипатына қарай аспаптар стационарлық (қалқандық), тасымалданатын және қозғалатын құрылғыларға арналған (көліктік) болып бөлінеді.

2. Сандық өлшеу аспаптары (СӨА)

Өлшеу процесінің дәлдігін, жылдам әрекеттілігін арттыру, өлшеу процесін автоматтандыру, сондай-ақ өлшеу нәтижелерін өңдеуге қолайлы түрде, оның ішінде есептеу құрылғыларының көмегімен ұсыну мәселелерін шешуде сандық өлшеу аспаптарының (СӨА) маңызы зор.

Сурет 9.3 Аналогты-цифрлық түрлендіргіш

 

СӨА үздіксіз өлшенетін шаманы немесе оның баламасын (яғни өлшеніп жатқан шамаға пропорционалды физикалық шаманы) дискреттік формаға өңдейді және өлшеу нәтижесін есептеу құрылғысында пайда болатын немесе цифрбасатын құрылғы белгілейтінсан түрінде береді.

Өлшеу нәтижелерін сандық есептеу машиналарына енгізу үшін күрделі ақпараттық-өлшеу жүйелерінде сандық өңдегіштер, яғни есептеу құрылғысы жоқ аспаптар қолданылады.

СӨА артықшылықтарына мыналар жатады: аспаптардың басым бөлігі салыстыру әдісіне негізделгендіктен, өлшеу қателіктерін азайту мүмкіндігі (0,01-0,001%); сандық есептеу құрылғысының арқасында есептеу қателіктеріне жол берілмеуі; инерциясыз элементтерді қолдану кезінде бөгеуілге төзімділіктің және әсер ету жылдамдығының жоғарылығы.

Үздіксіз шама дискретті шамаға балама-код өңдегіштері арқылы өңделеді. Оның үстіне, СӨА-нда бір дискретті шаманы екіншісіне (код-код) өңдегіштер және кодтарды баламалық шамаларға өңдегіштер (код-балама) қолданылады.

Сандық түрге өңдеген кезде х үздіксіз шамасы белгілі-бір х.... диапазонында өзгермейтін х1 дискреттік шамамен көрсетіледі (9.3 сурет).

Өлшеніп жатқан шаманың үздіксіз мәндер межелігінен кодтың ықтимал мәндеріне көшуді мән бойынша кванттау, ал ...... айырмасын – мән бойынша кванттау қадамы деп атайды. Кванттау қадамы кванттау сатыларының санын, немесе аспаптың шешу қабілетін анықтайды:

мұндағы х – аспаптың ең жоғарғы өлшеу шегі.

Үздіксіз шаманың ағымдағы мәнінің көршілес дискреттік мәндердің біріне ауыстырылуы кванттау қателігі немесе мән бойынша дискреттіліктен қателік деп аталатын қателіктің пайда болуына жағдай жасайды. Егер дөңгелектеу өлшеніп жатқан шаманың қай деңгейге жақын екендігіне қарамастан артығымен немесе кем жасалса, кванттау қателігі +х шегінде болады. Ең жақын дискретті деңгейге дейін дөңгелектеу кезінде қателік +х/2 дейін төмендейді. Бұл жағдайда өлшеніп жатқан шаманың ықтималдылықтарының үйлесуінде ешқандай күрт әркелкіліктер болмайды, кванттау қателігі біркелкі симметриялы үйлескен кездейсоқ қателік түрінде пайда болады және оның орташа квадраттық мәні ... тең.

СӨА-ң тағы бір өзіндік қателігі сандық тіркеуге өңдеудің үзікті сипаты себеп болған уақытпен дискреттеуден қателік болып табылады. Өлшеніп жатқан шаманың аспап беріп отырған мәндеріне дискретті уақыт сәттерінде қол жеткізіледі. Соның салдарынан өлшеніп жатқан шаманың өңдеу уақыты ішінде болуы ықтимал өзгерістері ескерілмейді. Егер өлшеніп жатқан шаманың өзгеру жылдамдығы ... тең болса, онда уақыт ішіндегі динамикалық қате болып табылатын дискреттеу қателігі мынаған тең:

Бұл қателікті көршілес сандық есептеулердің арасындағы сызықтық немесе басқа да интерполяцияны қолдана отырып, төмендетуге болады.

СӨА тән қарастырылған қателіктерден басқа, аспаптардың элементтер параметрлерінің номинал мәндерден ауытқуы, олардың тұрақсыздығы, сезгіштігінің шектелгендігі, сондай-ақ әсер етуші шамалардан қателіктер себеп болатын инструменталды қателіктері де болады.

Қандай мәннің, өлшеніп жатқан ба немесе оған пропорционалды ма, тікелей кодталуына байланысты сандық аспаптар былай бөлінеді: кеңістіктік (геометриялық) кодтау, қорытындыланған күштер (кернеулер, токтар, механикалық күштер) мен қорытындыланған кедергілер кодталатын уақыт- және жиілік-импульстық кодтау.

Кодтау әдісіне қарай сәйкестену әдісі бойынша жұмыс істейтін СӨА және дискретті теңестіру СӨА болып бөлінеді. Сәйкестену әдісін қолдану кезінде өлшеніп жатқан шаманың мәні онымен сәйкес келген, берілген код бойынша алдын-ала терілген белгілі шама мәні бойынша анықталады, яғни бұл арада дискретті өлшеммен тікелеу салыстыру орын алып отыр. Дискретті теңестіру СӨА-да дискретті белгілі шама өлшеу барысында өлшеніп жатқан шамаға тең болғанша қалыптасады.

Кеңістіктік, сондай-ақ уақыт- және жиілік-импульстық кодтау СӨА-нда көбінесе сәйкестену әдісі қолданылады; қорытындыланған күштер мен кедергілері кодталған СӨА әрдайым дерлік дискретті теңестіру аспаптарына жатады.

Жұмысының сипаты бойынша СӨА-ды циклдық және бақылаушы деп бөлуге болады. Циклдық аспаптарда әрбір өңдеу мерзімінен кейін есептеу құрылғысы көрсеткіштерін береді де, жаңадан өлшеулер циклы басталады. Бақылаушы аспаптар әрдайым аспаптың кіре берісіне қосылып тұратын және әрбір өлшеген сайын оларда алдыңғы өлшеудің нәтижесі қолданылатын өлшеніп жатқан шаманың өзгеруіне ғана орай әрекет етеді.

Циклдық СӨА жылдам әрекет етуін өңдеулердің шапшаңдығымен немесе бір секундтың ішіндегі өлшеулердің санымен сипаттау қолайлы.

Бақылаушы СӨА жылдам әрекет етуін өлшеніп жатқан шаманың рұқсат етілген өзгеру жылдамдығымен немесе аспап берілген динамикалық қателікпен қалпына келтіретін синусоид тәрізді өзгеретін шаманың ең жоғарғы жиілігімен бағалаған жөн.


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2019 год. (0.012 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал