Министерство общего и профессионального образования Свердловской области. ГБОУСПО «Первоуральский металлургический колледж» Измерительная техника Тема: Классификация и параметры приборов для измерения параметров сигнала. Методы измерения параметров. ЭД-278 Борисов Александр 2013
ПАРАМЕТР сигнала - это физическая величина, характеризующая некоторое свойство сигнала. Параметры сигналов могут быть весьма многообразными: • они могут быть в энергетическом отношении как активными, так и пассивными; • могут иметь очень широкий динамический диапазон; • быть неизменными в течение определенного времени (статическими) и изменяющимися (динамическими), иметь непрерывный и дискретный характер; • быть сосредоточенными или распределенными в пространстве; • быть несвязанными или взаимосвязанными.
ПРОЦЕСС ИЗМЕРЕНИЯ обязательно включает: • • • восприятие техническими средствами измеряемых величин (весьма часто с преобразованием в некоторые промежуточные величины); их сравнение опытным путем с мерами; формирование и выдачу результатов измерения в виде именованных чисел или их отношений или символов.
Виды измерений • • прямые косвенные совокупные совместные
Прямым называется измерение, при котором искомое значение величины находят непосредственно из опытных данных. Иными словами здесь измеряется та величина, значение которой необходимо определить (измерение тока амперметром, напряжения - вольтметром). R 1 R E А E R 2 V
Косвенное измерение - искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям (измерение мощности постоянного тока амперметром и вольтметром с использованием зависимости, связывающей мощность постоянного тока с током и напряжением). A E R 1 V
Совокупные измерения производятся одновременно над несколькими одноименными величинами, причем искомые значения величин находят решением системы уравнений, получаемых при прямых измерениях различных сочетаний этих величин. Примером совокупных измерений является нахождение сопротивлений двух резисторов по результатам измерения сопротивлений последовательного и параллельного соединения этих резисторов. Rx 1 Rx 2 Ω Ω
Совместные изменения производятся одновременно над двумя или несколькими одноименными величинами для нахождения зависимости между ними. Например, прямые измерения значений сопротивления терморезистора при двух различных температурах дают затем возможность рассчитать значения двух коэффициентов в уравнении, определяющем зависимость сопротивления этого терморезистора от температуры. В этом примере результатом совместного измерения является определение двух упомянутых коэффициентов. t˚ 2 t˚ 1 C˚ Ω a) C˚ Ω б)
Методы измерений совокупность приемов использования принципов и средств измерения • Метод непосредственной оценки характеризуется тем, что отсчет значения измеряемой величины производится непосредственно по отсчетному устройству измерительного прибора. Так, измерение сопротивления омметром является примером прямого измерения методом непосредственной оценки. Метод непосредственной оценки прост, но отличается относительно низкой точностью. • Метод сравнения - метод, по которому измеряемая величина сравнивается с величиной, воспроизводимой мерой. Отличительной чертой метода сравнения является непосредственное участие меры в процессе измерения, например, измерение сопротивления путем сравнения его с мерой сопротивления - образцовой катушкой сопротивления, измерение массы на рычажных весах с уравновешиванием гирями. Методы сравнения обеспечивают большую точность измерения, чем методы непосредственной оценки, но это достигается за счет усложнения процесса измерения.
Методы сравнения подразделяются на нулевые, дифференциальные и замещения. • • • Нулевой метод - это метод сравнения измеряемой величины с мерой, в котором действие измеряемой величины на индикатор сводится к нулю встречным действием известной величины. Примером может служить измерение электрического сопротивления при помощи уравновешенного моста. Дифференциальный метод - это метод сравнения с мерой, по которому прибором измеряется разность между измеряемой величиной и известной величиной, воспроизводимой мерой. По дифференциальному методу происходит неполное уравновешивание измеряемой величины, и в этом заключается отличие дифференциального метода от нулевого. Точность дифференциального метода повышается при уменьшении разности между измеряемой и известной величинами. Метод замещения, при котором измеряемая величина замещается известной величиной, воспроизводимой мерой. Примером использования этого метода является определение емкости конденсатора, включенного в колебательный контур. Изменением частоты напряжения, поступающего на колебательный контур, добиваются резонанса, а затем вместо конденсатора с неизвестной емкостью Сх включают переменный образцовый конденсатор и вновь добиваются резонанса изменением значения емкости Со образцового конденсатора.
измерительные приборы АНАЛОГОВЫЕ ЦИФРОВЫЕ
Аналоговые измерительные приборы • АНАЛОГОВЫМИ измерительными приборами называют приборы, показания которых являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины Информативный параметр входного сигнала (измеряемая величина) преобразуется в информативный параметр выходного сигнала (измеренное значение), при этом информативный параметр выходного сигнала в зависимости от значения измеряемой величины может принимать значения в пределах заданных границ. Класс точности прибора определяет наибольшую (предельную) допустимую приведенную погрешность прибора в рабочей части шкалы, выраженную абсолютным числом, значение которого равно приведенной погрешности в процентах. Согласно ГОСТ 8. 401 -80 электроизмерительные приборы делятся по степени точности на 9 классов: 0, 02; 0, 05; 0, 1; 0, 2; 0, 5; 1, 0; 1, 5; 2, 5; 4, 0.
КЛАССИФИКАЦИЯ аналоговых измерительных приборов • • измеряемая величина (например, прибор для измерения линейных размеров, прибор для измерения температуры); принцип измерения (например, электромеханический, термоэлектрический); вид измерительного сигнала, преимущественно используемый в измерительном приборе (например, механический, электрический); метод измерения (например, непосредственная оценка измеряемой величины, компенсационный метод); тракт измерительного сигнала (например, разомкнутый, замкнутый); характер изменения измерительного сигнала (например, линейный, нелинейный); режим передачи измерительного сигнала (например, статический, динамический).
Универсальный аналоговый прибор (тестер) Служит для измерения электрических активных (омических) сопротивлений, напряжения и силы тока.
Омметр (от ом и. . . метр), прибор непосредственного отсчёта для измерения электрических активных (омических) сопротивлений. Разновидности омметров мегомметры, тераомметры, микроомметры, различающиеся диапазонами измеряемых сопротивлений. Действие магнитоэлектрического омметра основано на измерении силы тока, протекающего через измеряемое сопротивление при постоянном напряжении источника питания. Для измерения сопротивлений от сотен ом до нескольких Мом измеритель и измеряемое сопротивление rx включают последовательно.
Микроамперметры, миллиамперметры, амперметры МА 0201, МА 0202, МА 0203 предназначены для измерения силы постоянного тока от 50 мк. А до 10 А.
Вольтметры переменного тока Рабочая полоса частот 10 Гц … 1 МГц Диапазоны измерений 300 мк. В/1/3/10 м. В/…/100 В; -40/-30/20/…/40 д. Б; погрешность 3% 1 вход (417 В); 2 входа (427 В) Работа в 2 -канальном режиме (427 В): независимо, сравнение сигналов (использование одного аттенюатора одновременно) Выход широкополосного усилителя
Цифровые измерительные приборы c аналого-цифровым преобразованием на входе с аналого-цифровым преобразованием на выходе с промежуточным преобразованием непрерывных величин в цифровые Далее
C аналого-цифровым преобразованием на входе Цифровые измерительные приборы с аналого-цифровым преобразованием на входе характеризуются тем, что аналогоцифровой преобразователь одновременно является первичным измерительным преобразователем. Их преимущества: цифровая обработка измеряемых сигналов; высокая точность; малая чувствительность к помехам. Недостатки: применимы только для очень малых измеряемых величин; малая верхняя граничная частота.
С аналого-цифровым преобразованием на выходе Цифровые измерительные приборы с аналогоцифровым преобразованием на выходе характеризуются тем, что аналого-цифровой преобразователь подключается к аналоговому согласующему устройству (усилителю, фильтру и т. д. ). Их преимущества: применимы для всех измеряемых величин; высокая разрешающая способность; цифровая обработка измеренных значений. Недостатки: малая верхняя граничная частота; дороже аналоговых измерительных приборов.
С промежуточным преобразованием Цифровые измерительные приборы с промежуточным преобразованием непрерывных величин в цифровые аналого-цифровой преобразователь располагается между аналоговым первичным преобразователем и цифровым согласующим устройством (фильтром, решающим устройством и т. д. ) и цифровые сигналы на выходе согласующего устройства снова преобразуются в аналоговые сигналы. Их преимущества: применимы для всех измеряемых величин; помехозащищенная дистанционная передача; возможно подключение аналоговых устройств. Недостатки: малая верхняя граничная частота; дороже аналоговых измерительных приборов.
Преимущества цифровой измерительной техники • • незначительные погрешности отсчета благодаря устранению субъективных влияний (параллакса, усталости, психофизиологических особенностей операторов); быстрая и простая регистрация измеренных значений (запись, печать, запоминание); возможность подключения к ПЭВМ; простота коррекции погрешностей измерений с использованием соответствующих подпрограмм в электронных вычислительных устройствах.
Осциллографы цифровые Вольтметр универсальный цифровой 5 разрядов, динамич. диапазон 50000, СДиндикаторы Мультиметр: =/~ U и I, R, емкость, частота, прозвон, p-n Погрешность (пост. напряжение): 0, 02/0, 03 % (8246/8245) Разрешение 10 мк. В, 10 н. А, 10 м. Ом Измерение СКЗ перемен. сигнала со смещением (АС+DC), с учетом формы сигнала и искажений (True RMS) Рабочая полоса частот 20 Гц … 100 / 50 к. Гц (8246/8245)
Генератор сигналов специальной формы Прямой синтез различных сигналов частотой до 30 МГц Установки частоты с точностью 10 -5 и дискретностью 10 м. Гц Форма сигнала: синус, прямоугольник, треугольник, пила, произвольная форма (ARB сигнал) Синтез ARB сигнала: 5 МВыборок/сек, 12 бит Внутренняя/внешняя АМ/ЧМ, ФМ, смешанная модуляция Низкий уровень нелинейных искажений Интерфейс IEEE-488 (830 G) Интерфейс RS-232
Скачать презентацию Министерство общего и профессионального образования Свердловской области ГБОУСПО
презентация по Изм. тех..ppt