Измерительное устройство

Более того, учитывая, что в общем случае числовое измерительное преобразование также сопровождается округлением промежуточных и конечного результатов, можно полученные уравнения переписать:

т. е. числовые измерительные преобразования представляются последовательностью элементарных числовых измерительных преобразований, выполнение каждого из которых сопровождается в общем случае округлением полученного результата из-за ограниченности разрядности процессора. Элементарное числовое измерительное преобразование представляется так:

Измерительное преобразование и измерительный преобразователь. Измерительное преобразование —• это преобразование входного измерительного сигнала в функционально связанный с ним выходной сигнал.

Измерительные трансформаторы тока. Измерительное преобразование в измерительном трансформаторе тока можно рассматривать как два последовательных преобразования ( 9.5): преобразование тока /! в магнитный поток Ф и последующее преобразование потока Ф во вторичный ток /2. Первое преобразование может быть описано согласно (9.2) следующими уравнениями:

Измерительный преобразователь осуществляет измерительное преобразование, т. е. операцию преобразования измеряемой величины в такой выходной сигнал, при котором возможно последующее измерение его информативного параметра с заданной точностью. Физической сущностью измерительного преобразования является преобразование и передача энергии, в частности, преобразование одного вида энергии в другой.

В последние годы широкое распространение находят 'измерительные преобразователи, осуществляющие цифровую обработку сигналов на основе ЭВМ. Они обладают рядом существенных достоинств по сравнению с аналоговыми прототипами, и, прежде всего, стабильностью, надежностью, воспроизводимостью. Эти свойства связаны с тем, что цифровые устройства имеют только два логических состояния сигнала «а каждом из выходных контактов. Изменение логического состояния выходного сигнала может произойти вследствие только очень мощных дестабилизирующих факторов. В качестве цифровых измерительных преобразователей используются ЭВМ или микропроцессоры, позволяющие реализовать программируемое измерительное преобразование. Использование цифровой обработки сигналов на базе микропроцессоров существенно расширяет возможности ЦИП (коррекция «погрешностей, усреднение результатов, преобразование из (временной в частотную область и т. д.). Вообще говоря, ЦИП может иметь на выходе и аналоговое оточетное устройство. Обязательным элементом ЦИП является АЦП.

Измерительное преобразование осуществляется на основе как апериодического, так и колебательного разряда конденсатора. Рассмотрим особенности преобразователей.

Если требуется измерить неэлектрическую или магнитную величину, а средства измерений — электрические, то возникает необходимость в измерительном преобразовании этих величин в какую-либо электрическую величину, которая наилучшим образом, с точки зрения поставленных перед измерением требований, может быть измерена электроизмерительными приборами. Измерительное преобразование следует понимать в следующем смысле: с помощью некоторого устройства — измерительного преобразователя—создается электрическая величина (выходная) Y, однозначно функционально связанная с неэлектрической величиной X (входная), т. е. Y = f(X), по возможности линейно и с установленной точностью. Вопрос об измерительном преобразовании является основополагающим в измерительной технике и в дальнейшем будет рассмотрен более детально.

Функциональные схемы. Основная — вычислительная функциональная часть ВЧ синхронизаторов реализована на одной (поскольку они работают эпизодически и кратковременно) микроЭВМ: у АС-М — на однокристальной ОЭВМ с тактовым генератором частотой 11 МГц, стабилизируемой внешним кварцевым резонатором КР, и регистрами адреса РА и данных РД ( 48.5, а), а у синхронизатора «Спринт» — на микропроцессоре МП с контроллером прерывания КП, таймером Т и оперативным ОЗУ и постоянным ПЗУ запоминающими устройствами ( 48.5,6). Вычислительная часть выполняет цифровое измерительное преобразование амплитуд и частот напряжения генератора Ur и напряжения U на шинах электростанции (см. 48.2), угла 8 сдвига фаз между ними и вычисляет их разности и угол 80П опережения синхронизатора по уравнению (48.9) вращения ге-

Блок измерительных преобразователей и фильтраций токов формирует сигналы в виде: синусоидальных напряжений, пропорциональных фазным токам статора генератора и снимаемых с резисторов (шунтов), подключенных к первичным измерительным трансформаторам тока в цепи статора; выпрямленного и сглаженного (активными ФНЧ) напряжения, пропорционального току возбуждения синхронного генератора и сигнала, отображающего его производную, формируемого аналоговым активным дифференциатором. Блок выполняет и измерительное преобразование суммарного тока генераторов, работающих параллельно, необходимое для распределения между ними реактивной нагрузки электростанции.

Измерительно-преобразовательная ИПЧ и исполнительная ИЧ функциональные части, образующие, как указывалось, устройство связи с объектом (УСО), выполняют аналоговое измерительное преобразование входных сигналов — напряжений и токов промышленной частоты, формируют фазоим-пульсное управляющее воздействие на тиристоры СТК и обеспечивают гальваническое разделение (развязку) их цепей и входов вычислительной части ВЧ. При этом используется, как указывалось, реле дискретных сигналов РДС на герконах и оптоэлек-тронные усилители в цепях аналоговых сигналов (на схеме не показаны).

Измерительное устройство представлено в виде неуравновешенного моста с логометром (обмотки г0 и Го). Три плеча моста образованы манганиновыми резисторами с сопротивлениями г-,, г2 и г3. Четвертое плечо состоит из преобразователя R t и резисторов с подгоночными сопротивлениями rk и г5.

Пружинные дифма-н о м е т р ы. В них величина перепада давления измеряется по перемещению упругого элемента. К пружинным, в частности, относятся мембранные дифманометры. Мембранные дифманометры с электрической передачей на расстояние относятся к бесшкальным приборам. Измерительное устройство— датчик дифманометра— состоит из двух круглых крышек / ( 36) и 2, между которыми зажаты болтами 10 две волнистые металлические мембраны 4 и 12 и расположенная

электрод, 9 —измерительное устройство, 10 и 11—милливольтметры

Кислота из датчика сливается через воронку в кислотосбор-ник. Датчик соединен тремя проводами с измерительным устройством 9, в котором смонтированы неуравновешенный мост, стабилизатор напряжения и фазочувствительный выпрямитель. Измерительное устройство подает выходной сигнал на показывающий 10 и самопишущий 11 магнитоэлектрические милливольтметры.

Вторичный прибор служит для измерения психрометрической разности температур. Его измерительное устройство ( 58) состоит из двух одинарных мостов / и //, Сухой термометр сопротивления ^т.с датчика включен в одно из плеч моста /; а влажный термометр сопротивления /?т.м — в одно из плеч моста //.

Измерительное устройство приемника плотномера ( 59, б) состоит из стеклянного тонкостенного герметичного шара 13, установленного на коромысле 14. Газ через входной штуцер 23 и пористый стеклянный фильтр 22 поступает в камеру 10 и выходит из нее через стеклянный фильтр 11 и штуцер 12. При заполнении камеры газом коромысло 14 наклоняется на определенный угол, который и характеризует плотность газа. Таким образом, угол наклона коромысла служит мерой плотности газа.

В регуляторах прямого действия чувствительный элемент непосредственно воздействует на регулирующий орган, используя при этом энергию, получаемую от регулируемой среды. У них измерительное устройство и исполнительный механизм составляют одно целое с регулирующим органом п воздействуют на него посредством механических связей. Основным недостатком рсгуля-тороь прямого действия является непригодность к дистанционному управлению.

Измерительное устройство — это чувствительный элемент, который находится под непосредственным воздействием измеряемой величины и предназначен для преобразования ее в усилие, воздействующее на управляющее устройство регулятора. Измерительные устройства подразделяют на мембранные, сильфонные и с манометрической трубчатой пружиной.

Измерительное устройство соединяют е миллиамперметром (см. 193), а также с дистанционным указателем уровня. К измерительному устройству подключают провода от питающей сети.

Приборы для измерения неэлектрических величин содержат две основные части: измерительный преобразователь (датчик) и измерительное устройство. Кроме этих основных частей, имеются и другие вспомогательные элементы (источники питания, усилители и т. д.").

Блок-схема прибора для измерения неэлектрических величин показана на 8.24. Измерительный преобразователь / преобразует изменение неэлектрической величины в изменение электрической величины (напряжения, тока, сопротивления, емкости, частоты и т. д.). Усилительный блок 2 служит для усиления слабых сигналов преобразователя. В ряде схем он может отсутствовать. Блок 4 — источник питания. Измерительное устройство 5 предназначено для регистрации измеряемой величины. В качестве такого устройства часто используются стрелочные и цифровые приборы, измерительные мосты и компенсаторы, различные самопишущие приборы.