Литература Э. И. Медякова Физические основы измерений.

Литература • Э. И. Медякова Физические основы измерений. СЗПУ 2008 г. • Гришин Рачков М. Ю. Физические основы измерений МГИУ 2008 г. • Управление техническими системами под ред. В. И. Харитонова Форум м: . 2010 г. • Г. Д. Бурдун, В. Н. Марков Основы метрологии м. 1985 г. • П. В. Новицкий, И. А. Зограф. Оценка погрешностей результатов измерений. Энергоиздат 1985 г.

Материя и движение • Пространство • Время • Движение • Взаимодействие • Единство и многообразие мира • Элементы физической картины мира

Физические величины и их величины • Метр • Килограмм • Секунда • Ампер • Кельвин • Кандела • Моль

Какой из перечисленных принципов утверждает, что при получении информации от объекта, сам объект затрачивает энергию? 1. Принцип неопределенности. 2. Принцип взаимодействия прибора и объекта. 3. Принцип технологического несовершенства. 4. Принцип воздействия внешних возмущений.

Правильный ответ Принцип взаимодействия прибора и объекта.

Какой фактор ограничивает предельную точность воспроизведения напряжения с помощью эффекта Джозефсона? 1. Величина кванта магнитного потока. 2. Интенсивностью облучения резонансной частоты. 3. Температурой абсолютного нуля. 4. влиянием внешних возмущений.

Величина кванта магнитного потока

Какой фактор ограничивает предельную точность воспроизведения напряжения с помощью эффекта Холла? 1. Величина кванта магнитного потока. 2. Интенсивность облучения резонансной частоты. 3. Температурой абсолютного нуля. 4. Влиянием внешних возмущений.

Величина кванта магнитного потока.

) Какое физическое явление лежит в основе эффекта Керра и Поккельса? 1. Вращения плоскости поляризации света в магнитном поле. 2. Эффект двулучепреломления поляризованного света. 3. Изменение частоты излучения при движении источника.

Эффект двулучепреломления поляризованного света

Какое физическое явление лежит в основе эффекта Фарадея? 1. Вращение плоскости поляризации света над действием магнитного поля. 2. Эффект двулучепреломления поляризованного света. 3. Скорость изменения магнитного потока.

Вращение плоскости поляризации света под действием магнитного поля.

Какое физическое явление не относится к электромагнитным? 1. Ядерный гамма резонанс. 2. Пьезоэффект. 3. Электромагнитная индукция 4. Эффект Керран Поккельс.

Ядерный гамма резонанс

Принцип действия каких пирометров основан на зависимости от температуры интегральной излучения? 1. Радиационные. 2. Частичного излучения. 3. Цветовые.

Принцип действия каких приборов основан на взаимодействии электрически заряженных проводников? 1. Электромагнитных. 2. Электродинамических. 3. Ферродинамических. 4. Электростатических.

Электростатических

Какой магнитопровод чувствительного элемента обеспечивает наименьшие потери при работе на высоких частотах? 1. Из толстых пластин стали. 2. Из тонких пластин стали. 3. Из феррита.

Из феррита

Благодаря какому фактору в магнитных чувствительных элементах обеспечивается высокая чувствительность к перемещению якоря? 1. Из-за высокого магнитного сопротивления воздушного зазора. 2. Из-за высокого магнитного сопротивления магнитопровода. 3. Из-за больших магнитных потерь в магнитопроводе.

Из-за высокого магнитного сопротивления воздушного зазора

A Bt 0 t 1 Рис. 1. 1. Схема термоэлектрического преобразователя Рис. 1. 2. Включение указателя в разрыв холодного спая. A B t 1 t 0 У к A t 1 t 0 У к t 2 Рис. 1. 3. Включение указателя в разрыв одного из электродов У к Рис. 1. 4. Схема термоэлектрического преобразователя с удлинительными термоэлектродами

E(t 0 , t΄ 0 ) E(t 0 , t΄ 0 )E(t΄ 0 , t 0 ) E(t΄ 0 , t΄ 0 ) t 0 t΄β E(t΄ 0 , t 0 ) t tt. E Рис. 1. 5. Градуировочная кривая термоэлектрического преобразователя

Принцип действия каких пирометров основан на зависимости от температуры интегральной излучения? 1. Радиационные. 2. Частичного излучения. 3. Цветовые.

Радиационные

Технология изготовления деталей датчиков из пластмасс

Состав 1. Связующее 2. Наполнитель 3. Пластификатор 4. Смазывающие вещества 5. Красители, катализаторы

Термопласты полиэтилен полихлорвинил фторопласт 3, 4 полистирол

Технология изготовления

Силиконы Силик ныоо (полиорганосилоксаны) — кислородосодержащие высокомолекулярные кремнийорганические соединения с химической формулой [R 2 Si. O] n , где R = органическая группа (метильная, этильная или фенильная)

Силиконовые изделия устойчивы к воздействию радиации, УФ излучения, электрических полей и разрядов. При температурах выше +100 °C они превосходят по изоляционным показателям все традиционные эластомеры. Физиологическая инертность и нетоксичность силиконовых изделий используются практически в любых промышленностях.

Технология изготовления подложек датчиков из кремния

. Для чего используется диффузия в технологии п/п ИС? • Для получения окисной пленки. • Для создания эпитаксиального слоя. • Для получения р-п переходов. Для повышения разрешающей способности

Для получения р-п переходов

Какой из перечисленных процессов наблюдается при работе установки катодного распыления? 1. Выбивание электронов из поверхности катода. 2. Выбивание заряженных частиц из катода. 3. Выбивание электронов и заряженных частиц материала из катода. 4. Выбивание электронов и заряженных частиц материала из анода.

Выбивание электронов и заряженных частиц материала из катода

Рис. 17. 2. Структура МОП -транзистора с индуцированным (а) и встроенным (б) каналами: 1 —алюминиевый контакт; 2— диоксид кремния; 3— кристалл кремния; 4 — канал N-типа

Какой из перечисленных технологических процессов изготовления п/п ИС оказывает наибольшее влияние на повышение плотности монтажа? 1. Окисление. 2. Диффузия. 3. Ионное легирование. 4. Эпитаксиальное наращивание. 5. Фотолитография.

Фотолитография.

Назовите основное преимущество свободных масок перед контактными? 1. Высокая точность. 2. Высокая размещающая способность. 3. Возможность многократного использования. 4. Высокая адгезионная способность.

Возможность многократного использования.

Оптические устройства датчиков

1. Какое из перечисленных требований не является обязательным для возникновения излучения рубинового лазера ? 2. Высокая твердость монокристалла Al 2 O 3. 3. Возбуждаются электроны с внутренней третьей оболочки атомов примеси Cr +3. 4. Строгая перпендикулярность торцов активного элемента к оптической оси. Одна из торцевых стенок должна быть оптически прозрачная, а другая оптически полупрозрачная.

1. Высокая твердость монокристалла Al 2 O 3.

Выходная мощность, излучаемая в одномодовое волокно (25°С) Числовая апертура (NA) Время нарастания/спада импульса Ширина полосы излучения на уровне половины мощности Температурный коэффициент мощности Изменение центральной длины волны с температурой Спектральное уширение 2 -50 мквт 0, 1 — 0, 6 3 нс (максимум) 30 -60 нм 1, 2%/°С (типовое) 0, 5 -0, 8 нм/°С 0, 4 нм/°С (типовое)

Существуют четыре причины потерь в оптоволокне: 1. Собственные внутренние потери. 2. Потери, вызванные примесями (иногда называемые внешними поте- рями). 3. Рассеяние Рэлея. 4. Потери, вызванные несовершенством оптоволокна.

Подробная блок-схема усилителя типа

Режим работы……………………. . импульсный Средняя мощность излучения, м. Вт…………………. . . 1… 5 Глубина модуляции, %………………… >80 Скважность выходных импульсов………… ………. 1… 10 Период следования выходных оптических импульсов, с………………………. . Т = 1/ f i Диапазон частот f i акустических колебаний микрорезонатора, к. Гц…………………. ……. 10… 400 Длина волны излучения, мкм…………… 1, 54 Ширина линии генерации, нм…………… …. . . 0, 05… 0, 2 Долговременная нестабильность выходной мощности в течение 8 ч, %………………. . . 1… 2 RIN (в частотном диапазоне (1… 10 3 ) к. Гц), % …………. . 0, 5 Допустимый диапазон изменения частоты акустических колебаний микрорезонатора, | f i / f i |…. . ………. . . 0, 1 Уровень флуктуаций частоты автоколебаний (при акустической добротности микрорезонатора в воздухе Q = 100) ……………………. 2 10 -5 Напряжение питания, В……. . ……………. . . ………. 8 0, 3 Потребляемый ток, А…………………. . . 0. 3 1 *Габаритные размеры, мм 3 ………………. . 120 20 Масса, г …………………………. 300 Срок службы ВОА, ч…………………. . . ………….

Интерфейсные устройства датчиков

Каким будет сопротивление входное сопротивление интерфейсного устройства если для входной цепи выполняется условие Омическое 2. Емкостное 3. Комбинированное

Омическое

Какое из перечисленных требований не характерно для ОУ?

1. В какой схеме на ОУ коэффициент усиления равен ? а) В схеме инвертирующего усилителя б) В схеме неинвертирующего усилителя в) В схеме сумматора г) В схеме повторителя напряжений

В схеме неинвертирующего усилителя

Какое значение имеет ЦАП в схеме АЦП ? 1) Преобразует цифровой код ЦА в аналоговый сигнал 2) Выдаёт цифровой код после сравнения с аналоговым сигналом Uвх 3) Преобразует аналоговый сигнал Uвх в цифровой

Преобразует цифровой код ЦА в аналоговый сигнал

Цифроаналоговые преобразователи

К какому виду погрешностей относится погрешность квантования в АЦП И ЦАП? К случайным. К систематическим. К случайным и систематическим одновременно.

К систематическим

В какой схеме АЦП быстродействие выше? 1) В схеме развертывающего преобразования 2) В схеме поразрядного уравновешивания 3) В схеме параллельного действия

В схеме параллельного действия

Мостовые схемы

Интерфейс RS-232 (RS — recommended standard — рекомендованный стандарт) соединяет два устройства — компьютер и устройство передачи данных. Скорость передачи — 115 Кбит/с (максимум), расстояние передачи — 15 м (максимум), схема соединения — от точки к точке.

Интерфейс RS-485 — широко распространенный высокоскоростной и помехоустойчивый промышленный последовательный интерфейс двунаправленной передачи данных. Практически все современные компьютеры в промышленном исполнении, большинство датчиков и исполнительных устройств содержат в своем составе ту или иную реализацию интерфейса RS-485.

В обычном PC-совместимом персональном компьютере (не промышленного исполнения) этот интерфейс отсутствует, поэтому необходим специальный адаптер — преобразователь интерфейса RS-485/232.

В качестве линии связи используется экранированная витая пара с волновым сопротивлением ≈120 Ом. Для защиты от помех экран (оплетка) витой пары заземляется в любой точке Устройства к сети RS-485 подключаются последовательно, с соблюдением полярности контактов A и B:

Стандарт исходит из предположения, что длина шлейфа равна нулю, но на практике этого достичь невозможно (небольшой шлейф всегда имеется внутри любого периферийного устройства: от клеммы до микросхемы приемопередатчика)

Экранирование и заземление. В промышленных условиях, тяжелых в плане электромагнитного шума, рекомендуется применять экранированный кабель с витой парой. Экран, охватывающий проводники линии, защищает их от паразитных емкостных связей и внешних магнитных полей. Экран следует заземлять только в одной из крайних точек линии.

Ethernet (ether — эфир) — технология передачи данных, используемая в большинстве локальных компьютерных сетей. Этот интерфейс базируется на стандарте IEE 802. 3. Если интерфейс RS-485 можно рассматривать по принципу «один ко многим» , то Ethernet работает по принципу «многие ко многим» .

Сейчас. Ethernet контроллер есть в каждом компьютере ив большинстве случаев именно он используется для подключения к Интернету.

Это устройство для ПК и ноутбуков, при помощи которого производится подключение компьютеров между другом и к общей сети (Ethernet). Подключение производится посредством кабеля — восьмижильной витой пары (кабель подключается к сетевым устройствам при помощи разъема « 8 P 8 C» — 8 проводников в 8 местах для проводников, который часто в наших краях называют «RJ 45» — что неверно).

На физическом уровне для связи с компьютером используется стандартный четырёхжильный сетевой кабель. Гальваническая развязка производится через импульсные трансформаторы, причём часто они совмещаются с экранированным разъёмом RJ-45 и двумя светодиодами

Коэффициент трансформации на приёме обычно составляет 1: 1, на передаче 1: 1 или 1: 1. 25. Цепь GND соединяется с металлическим экраном. Элементы RL. . R 4, С 1 могут отстутствовать.

Ethernet — 10 Мбит/с Быстрый (Fast) Ethernet — 100 Мбит/с Гигабитный (Gigabit) Ethernet — 1 Гбит/с 10 -гигабитный Ethernet

Рисунок 3 — Витая пара: 1 — Внешняя оболочка, 2 — Экран-фольга, 3 — Дренажный провод, 4 — Защитная пленка, 5 — Витая пара

В спецификации USB 2. 0 предусмотрено три скоростных режима: кроме режимов Low-Speed (до 1, 5 Мбит/с) и Full-Speed (до 12 Мбит/с), есть высокоскоростной режим Hi-Speed, определяющий максимальную скорость передачи до 480 Мбит/с (60 Мбайт/с).

Шина USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) обеспечивает подключение к компьютеру большое количество разнообразных периферийных устройств, в том числе мобильные телефоны и бытовую электронику.

К одному контроллеру шины USB можно подсоединить до 127 устройств по топологии «звезда» , в том числе и концентраторы. На одной шине USB может быть до 127 устройств и до 5 уровней каскадирования хабов, не считая корневого.

В настоящее время широко используются устройства, выполненные в соответствии со спецификацией USB 2. 0. Недавно появились устройства, работающие на шине USB 3. 0.

Спецификация USB 3. 0 повышает максимальную скорость передачи информации до 4, 8 Гбит/с — что на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2. 0.

стандарт USB был разработан как «настольная шина» (desktop bus), с тем расчётом, что все внешние устройства будут в пределах досягаемости. Максимальная длина кабеля для FS-режима может быть всего 5 метров (и 3 метра в LS-режиме )

CAN ( англ. Controller Area Network — сеть контроллеров)— стандарт промышленной сети, ориентированный прежде всего на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи— последовательный, широковещательный, пакетный

Возможность работы в режиме жёсткого реального времени. Простота реализации и минимальные затраты на использование. Высокая устойчивость к помехам. Арбитраж доступа к сети без потерь пропускной способности. Надёжный контроль ошибок передачи и приёма. Широкий диапазон скоростей работы. Большое распространение технологии, наличие широкого ассортимента продуктов от различных поставщиков.

Протокол CAN применяется в real-time системах для решения различных задач. В настоящий момент развиваются несколько видов CAN протоколов высокого уровня, таких как CAL , OSEK/VDX, SAE J 1939, CANopen, Device. Net, SDS , CAN-Kingdom , в основе которых лежит канальный протокол CAN 2. 0 (Bosch)

CAN является высокоинтегрированным сетевым интерфейсом передачи данных со скоростью до 1 Мбит/сек. Устройства в CAN-системе соединяются по шине, состоящей из 3 -х проводов (2 сигнальных и один общий)

Физическая шина Представляет собой витую пару (экранированную или неэкранированную) и общий провод

любой из 3 -х проводов в шине оборван, любой провод — закорочен на питание, любой провод — закорочен на общий провод. При обрыве 2 -х проводов часть функций основной системы может быть реализована в каждой из подсистем, созданных обрывом.

Кадр данных состоит из 7 различных полей: «Начало кадра», «поле арбитража», «поле контроля», «поле данных», «поле CRC», «поле подтверждения», «конец кадра».

Стандартный CAN-протокол (версия 2. 0 A) поддерживает формат сообщения с 11 -разрядными идентификаторами (Стандартное сообщение).

В протоколе CAN нет строгого определения физического уровня, поэтому для передачи сообщений может использоваться, например, витая пара или оптоволокно.

CAN содержит 5 -ступенчатый механизм обнаружения ошибок: циклический контроль по избыточности (CRC), контроль передаваемого поля битов, контроль сигнала «Подтверждение Приема», текущий контроль логического уровня битов, контроль заполнения битов.