57.Измерительные информационные системы.

Основными функциями ИИС являются: 1.получение измерительной информации от объекта исследования; 2.обработка; 3.представление информации оператору или ЭВМ; 4.формирование управляющих воздействий на объект исследования. схема ИИС приведена на рис. 17.1.Устройство измерения включает в свой состав первичные и вторичные измерительные преобразователи и собственно измерительное устройство. Здесь выполняются операции сравнения с мерой, квантование, кодирование. В устройство измерения могут входить и коммутаторы сигналов. Устройство обработки функционирует по заданному алгоритму, выполняя математические операции, проводя сокращение избыточности. Здесь может выполняться модуляция сигналов. Устройство хранения информации может выполняться на основе ПЗУ и ОЗУ. Устройство представления информации может быть реализовано сочетанием регистров, шифраторов (дешифраторов) и индикаторов.Устройство управления обеспечивает взаимодействие всех функциональных узлов посредством сигналов синхронизации и управления.Устройство воздействия на объект, включает генераторы стимулирующих воздействий. Информация от ИИС может выдаваться оператору или поступать в ЭВМ. Оператор и ЭВМ могут воздействовать на устройство управления, меняя программу работы ИИС. Приведенная схема ИИС не является строгой. В зависимости от функционального назначения некоторые связи и функциональные узлы схемы рис 17.1 могут меняться или отсутствовать. В результате возможно большое количество схемных решений. Все многообразие ИИС делится по ряду признаков.1. По функциональному назначению ИИС делят на измерительные системы (ИС), системы автоматического контроля, системы технической диагностики. 2. По организации алгоритма функционирования различают системы с жестким, заранее заданным алгоритмом, программируемые и адаптивные системы. Системы с жестким алгоритмом могут применяться для исследования объектов, работающих в определенных условиях. Программируемые системы имеют более широкую область применения, за счет изменения алгоритма в зависимости от тех или иных условий функционирования объекта. Адаптивные системы способны изменять алгоритм работы, а иногда и структуру, приспосабливаясь к условиям объекта исследования.3. В зависимости от способа передачи информации между функциональными узлами различают цепочечную, радиальную и магистральную структуры ИИС.В системах с цепочечной структурой передача информации осуществляется последовательно от одного ФУ к другому, а все ФУ выполняют заранее заданную операцию над входным сигналом.Функциональные возможности такой ИИС ограничены.

45.Приборы для измерения мощности и энергии.

Электронные ваттметры могут быть построены на основе измерительного преобразователя мощности в напряжение. В основе работы преобразователей активной мощности лежит реализация зависимостиP=1/T∫0Tu∙idt. Наиболее точными являются модуляционные множительные устройства. Они основаны на двойной модуляции импульсных сигналов. Чаще других применяют модуляцию ШИМ – АМ. схема преобразователя приведена на рис. 13.9 а, а на рис. 13.9 б – временная диаграмма, поясняющая принцип работы. Генератор вырабатывает прямоугольные двухполярные импульсы постоянной амплитуды А и длительности, причем t1 = t2. Период импульсов T0<<TИ. В широтно – импульсном модуляторе длительность импульсов под воздействием тока изменяется по зависимости τU=((t1-t2)/T0)I=KШi, где KШ - коэффициент ШИМ. В амплитудном модуляторе амплитуда импульсов модулируется пропорционально входному напряжению, т.е.А=Ka·u, Ка – коэффициент АМ. Тогда среднее за период Т0 значение напряжения на выходе АМ равно U0T0=Ka·KШ·i·u, т.е. пропорционально мгновенной мощности. На выходе УУ выполняется операция интегрирования

,где Т – период тока i. Электронные счетчики активной энергии строятся по принципу реализации алгоритма W=∫t1t2Pdt.

Одна из возможных схем такого счетчика приведена на рис. 13.10. На этой схеме ПМН – преобразователь мощности в напряжение, представленный на рис. 13.9 а. ПНЧ – преобразователь напряжения в частоту. СИ – счетчик импульсов. Как было показано, Uвых пропорционально активной мощности Р. Выходные импульсы ПНЧ подсчитываются (интегрируются) СИ. Следовательно, показания СИ пропорциональны активной энергии.

Серийно выпускаемый счетчик САЗУ – И670Д рассчитан на номинальные токи 5 и 10 А и напряжения 220 и 380 В. Класс точности 2,0.

44.Приборы для измерения индуктивности и емкости.

Разработано много способов измерения Q, L, и C. Наиболее широкое распространение получили способ, основанный на явлении резонанса в LC контуре, и способ, основанный на сравнении частот двух генераторов. Рассмотрим второй способ измерения L и C по схеме рис. 13.8. На этой схеме Г1 – генератор, перестраиваемый образцовым конденсатором С0; Г2 – генератор, в колебательный контур которого включаются измеряемые Lx или Сх; СМ – смеситель, выделяющий разностную частоту F = fГ1 – fГ2; ИМ – индикатор. Параметры контуров выбираются одинаковыми, т.е. L1 = L2; С1 = С2. При подготовке к измерениям зажимы «аб» замыкаются, «вг» – размыкаются. Генераторы настраиваются на одну частоту конденсатором С0. Совпадение частот фиксируется индикатором (нуль – индикатором) по нулевым биениям на выходе смесителя. Измеряемая емкость Сх включается к зажимам «вг». При этом равенство частот генераторов нарушается. Оно вновь восстанавливается измерением емкости образцового конденсатора на ΔC0. При этом Cx= ΔC0. Измеряемая индуктивность подключается к контактам «аб». При равенстве частот имеем (С0+С1)L1=C2(L2+Lx). Поэтому Lx=L1C0/C2=KC0. Следовательно, шкала конденсатора С0 может быть проградуирована в единицах индуктивности. Промышленность выпускает измеритель индуктивностей и емкостей Е7-5А. Диапазон измерений от 0,05 мкГ до 10 мГн и от 1: 500 пФ. Относительная погрешность измерения ±5 %.

43.Погрешности стрелочных электронных вольтметров.

Основной вклад в значение погрешности вносят измерительный прибор и преобразователь. Рационально выбрав прибор, можно свести значение его погрешности до требуемой нормы. Наибольшую составляющую погрешности дает измерительный преобразователь, состоящий из детектора и усилителя. Проанализируем погрешность пикового детектора. Методическая погрешность обусловлена отличием среднего напряжения UСО на конденсаторе от измеряемого максимального значения Um. Это обусловлено разрядом конденсатора за время Т. Ток разряда уменьшается по экспоненциальному закону. ПоэтомуUC(t)=Umexp(-t/RC)≈Um(1-1/RC). К концу периода UC0=(Um-UC(T))/2≈Um(1-T/2RC) Отсюда относительная погрешность преобразования δ=(UC0-Um)/Um≈-T/2RC Для её уменьшения нужно увеличивать RC. При измерении периодических последовательностей импульсов погрешность измерения существенно зависит от скважности Q=T/τU. При больших скважностях T>>τU. За время короткого импульса конденсатор пикового детектора не успевает полностью зарядиться. В течение паузы он существенно разряжается. Среднее напряжение, в таких случаях, оказывается значительно меньше Um. Относительная погрешность, возникающая при этом, может быть определена по формуле δИ≈-Q/(R/(Ri+RИ)+Q где R – сопротивление нагрузки; Ri – сопротивление диода в прямом направлении; RИ – выходное сопротивление исследуемого объекта. Погрешность, вносимая квадратичным детектором типа диодной цепочки, обусловлена погрешностью кусочно-линейной аппроксимации квадратичной вольт - амперной характеристики. Для электронных вольтметров со стрелочными приборами ГОСТ 9781-67 установлены восемь классов точности, определяемых значениями основной приведенной погр-ти в процентах: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0; 6,0.