Унифицированные измерительные преобразователи

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 15Следующая ⇒

По уровню выходного напряжения первичных измерительных преобразователей (ПП) условно подразделяются на следующие группы:

- с весьма низким уровнем сигнала (менее 5×10^-5 В);

- с низким уровнем сигнала (5×10^-5 ...10^-3 В);

- со средним уровнем сигнала (10^-3 ...I В);

- с высоким уровнем сигнала (более I В).

Динамический диапазон выходных сигналов у большинства ПП не превышает 100 дБ.

Для согласования ПП с устройствами ИИС его входной сигнал должен быть унифицирован.

Рекомендуемые уровни постоянного тока в системе: 0-5 мА; -0,5-0-0,5 мА; 0-20 мА; -20-0-20 мА; 4-20 мА; -100-0-100 мА.

Уровни напряжения постоянного тока: 0-10 мВ; -10-0-10 мВ; 0-20 мВ; 0-50 мВ; 0-100 мВ; -100-0-200 мВ; 0-1 мВ; -1-0-1 8; 0-5 В; -5-0-5 В; 1-5 В; 0-10 В; -10-0-10 В.

При этом лимитируются следующие нагрузочные сопротивления:

2,5 кОм для сигналов 0-5 мА; -5-0-5 мА;

I кОм для сигналов 0-20 мА; -20-0-20 мА; 4-20 мА;

250 Ом для сигналов -100 ¸ +100 мА.

Применение сигналов с так называемым подавленным нулём дает:

— возможность контроля исправности первичного преобразователя и ИИС в целом при начальном уровне входного сигнала х = 0;

— возможность применения одной двухпроводной линии связи для передачи входного сигнала и осуществления питания.

Целесообразность введения в ряд унифицированных сигналов напряжения постоянного тока 0-5 В заключается в том, что:

1) переход на сигнал 5 В (I мА) не повлечёт за собой ухудшения метрологических характеристик системы;

2) существенно облегчается производство микросхем частного применения;

3) повышается надёжность;

4) снижается потребляемая мощность.

Группа средств, обеспечивающих унификацию сигнала между его источником или выходом первичного преобразователя и входом вторичного устройства, относится к классу унифицированных измерительных преобразователей (УИП). Различают индивидуальные, групповые и многоканальные УИП. Индивидуальные УИП обслуживают один ПП и включаются между ПП и коммутатором или последующим измерительным преобразователем. Используются для унификации сигналов при сравнительно небольшом количестве измеряемых параметров и при ограниченном времени измерения.

Более эффективными являются групповые УИП, обслуживающие определённую группу первичных преобразователей, выходные сигналы которых представляют собой однородные физические величины. Они располагаются в ИИС после коммутатора и управляются совместно с последним блоком управления. При подключении очередного ПП характеристики группового УИП перестраиваются в соответствии с параметрами выходного сигнала ПП. Если измеряемые физические величины в основном разнородные, то могут применяться многоканальные УИП.

Использование операционных усилителей в интегральном исполнении даёт возможность улучшать МХ УИП при той же стоимости и надёжности. Другой путь совершенствования УИП заключается в применении алгоритмических методов измерения.

Основные функции, выполняемые УИП, сводятся к линейным и нелинейным преобразованиям выходных сигналов ПП.

Некоторые первичные преобразователи в качестве выходного сигнала имеют сигнал переменного тока, который модулируется либо по амплитуде, либо по частоте.

ЛЕКЦИЯ 7

ТЕХНОЛОГИЙ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗМЕРЯЕМЫХ ВЕЛИЧИН В ЦИФРОВУЮ ФОРМУ.

Понятие о сигналах, используемых в информационно-измерительной технике

Различают измерительные и образцовые сигналы. В измерительном сигнале содержатся неизвестные сведения. В образцовом сигнале содержатся известные данные или сведения либо в заданных размерах его параметров, либо в других характеристиках.

Аналоговые сигналы непрерывны по размеру, заключённое в них количество информации теоретически неограниченно. Образцовые аналоговые сигналы обычно являются выходными сигналами мер и преобразователей код-аналог. В кодовом сигнале количество информации ограничено.

Информативный параметр выходного сигнала измерительного преобразователя однозначно функционально по возможности линейно связан с измеряемой величиной или с информативным параметром входного сигнала.

Кодовый измерительный сигнал является систематизированной совокупностью легко автоматически различимых символов в виде физических состояний, отображающих числовое значение величины, и является выходным сигналом цифрового измерительного прибора и входным сигналом преобразователя код-аналог. Информативным параметром кодового измерительного сигнала является числовое значение измеряемой величины.

В зависимости от характера изменения во времени сигналы разделяют на детерминированные, квазидетерминированные и случайные.

Детерминированный сигнал отличается тем, что закон его изменения известен, а модель не содержит неизвестных параметров. Квазидетерминированный сигнал - это сигнал с частично известным характером изменения во времени. Случайным называют сигнал со случайным характером изменения во времени.

Квантованная по размеру величина может иметь в заданном диапазоне только ограниченное число, размеров. Квантованным сигналом называется физический процесс, параметр которого квантован по размеру.

Дискретизированным называют сигнал, у которого размер хотя бы одного параметра может быть отличен от нуля только в определённые моменты времени или в определённых точках пространства.

Физические сигналы в зависимости от числа размеров, которые может иметь их основной параметр X , и характеристики во времени можно подразделить на четыре следующие формы (Рис. 7):

-- сигнал непрерывный во времени и по размеру параметра Х (t) (Рис. 7,а);

-- сигнал непрерывный во времени и квантованный по размеру параметра X_KB(t)

-- сигнал дискретизированный во времени с непрерывным по размеру параметром Х_q (t) (Рис. 7, в);

-- сигнал дискретизированный во времени с квантованным по размеру параметром X_qKB (Рис. 7,г).

Рис. 7.Формы сигналов: а - непрерывная; б - квантованная; в - дискретизированная; г - дискретизированная и квантованная.

При измерении параметров непрерывного сигнала X(t) погрешность возникает при определении как мгновенных значений, X так и моментов времени, к которым они относятся.

При измерении параметров дискретизированного сигнала X(t) известно, к какому моменту времени относится полученное значение X, но само значение определяется с погрешностью.

Дискретизированный и квантованный сигнал X_KB( i Т_ц) обычно является детерминированным.

При квазидетерминированном законе изменения мгновенных значений. При неизвестном, но повторяющемся законе изменения, измеряют мгновенные значения сигнала. При неизвестном и случайном законе изменения, целью измерения является определение координат кривой распределения, среднего или среднего квадратического значения, корреляционной функции, спектра мощности.

Модели сигналов в зависимости от рода основного независимого аргумента бывают временными и частотными, а также векторные модели. На рис. 8 представлены 3 модели сигнала с постоянной интенсивностью X=const (Рис. 8,а,б,в).

г: t-диаграмма д: w-диаграмма е: v-диаграмма

Рис. 8. Временная (t), частотная (w), векторная (v) диаграммы: а,б,в - постоянного сигнала; г,д,е - синусоидального сигнала.

При измерении параметров квазидетерминированных сигналов всегда располагают значительно более обширной априорной информацией и обязательно используют её для соответствующего повышения качества измерения.

При измерении параметров случайных сигналов априорные сведения значительно беднее. Поэтому операция идентификации сигнала значительно более сложная.

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 456; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!