Что такое измерительная система

Что такое измерительная система Анемометр

Значение слова “ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА” найдено в 20 источниках

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

средство измерений, представляющее собой в общем случае совокупность измерит. приборов, измерит. преобразователей, мер, измерит. коммутаторов, линий связи, цифровых и аналоговых вычислит. устройств. Перечисленные элементы И. с. объединены общим алгоритмом функционирования для получения данных о величинах, характеризующих состояние объекта исследования.

Структурной единицей И. с., осуществляющей законченный цикл измерит. преобразований до ввода информации в регистрирующее или вычислит. устройство, явл. измерит. канал. В зависимости от способа образования измерит. канала различают: И. с. последовательного действия (сканирующие И. с.), в к-рых при помощи, как правило, единств. измерит. канала осуществляется последовательное во времени измерение однородных физ. величин, разнесённых в пр-ве (путём «обегания» первичным измерит. преобразователем точек, в к-рых выполняются измерения); И. с. параллельной структуры, в к-рых измерение разнородных физ. величин осуществляется непрерывно во времени при помощи индивидуального для каждой величины измерит. канала, причём выходной сигнал каждого канала может поступать на общее регистрирующее или вычислит. устройство; И. с. последовательно-параллельной структуры, в к-рой индивидуальными явл. только первичные измерит. преобразователи и нач. участки линий связи, а промежуточные преобразования осуществляются общей частью, подключаемой периодически или в соответствии с выбранной программой к параллельным участкам измерит. каналов с помощью измерит. коммутатора. Возможны и смешанные варианты указанных структур.

Осн. метрологич. требования к средствам измерений, предназначенным для использования в составе И. с., регламентированы в ГОСТе 8.009—72. Общие требования к И. с., построенным из агрегатных средств, регламентированы в ГОСТах 22315—77, 22316 — 77 и 22317 — 77.

“СИСТЕМЫ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ . МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ. МИ 2438-97”

Про анемометры:  Блок памяти

(утв. ВНИИМС Госстандарта РФ 25.12.1997)

sistema di misurazione; sistema metrologico

gage system, instrumentation system, measuring system, metering system

вимірна́ систе́ма, вимі́рювальна систе́ма, вимі́рча систе́ма

Средства измерения, меры, измерительные приборы, установки и системы.

Средство измерения (СИ)- это техническое средство или совокупность средств, применяющееся для осуществления измерений и обладающее нормированными метрологическими характеристиками. При помощи средств измерения физическая величина может быть не только обнаружена, но и измерена.

Средства измерения классифицируются по следующим критериям:

1) по способам конструктивной реализации;

2) по метрологическому предназначению.

По способам конструктивной реализации средства измерения делятся на:

1) меры величины;

2) измерительные преобразователи;

3) измерительные приборы;

4) измерительные установки;

5) измерительные системы.

Меры величины – это средства измерения определенного фиксированного размера, многократно используемые для измерения.

1) однозначные меры;

2) многозначные меры;

3) наборы мер.

Измерительный прибор – это средство измерения, посредством которого получается значение физической величины, принадлежащее фиксированному диапазону. В конструкции прибора обычно присутствует устройство, преобразующее измеряемую величину с ее индикациями в оптимально удобную для понимания форму. Для вывода измерительной информации в конструкции прибора используется, например, шкала со стрелкой или цифроуказатель, посредством которых и осуществляется регистрация значения измеряемой величины. В некоторых случаях измерительный прибор синхронизируют с компьютером, и тогда вывод измерительной информации производится на дисплей.

В соответствии с методом определения значения измеряемой величины выделяют:

1) измерительные приборы прямого действия;

2) измерительные приборы сравнения.

Измерительные приборы прямого действия – это приборы, посредством которых можно получить значение измеряемой величины непосредственно на отсчетном устройстве.

Измерительный прибор сравнения – это прибор, посредством которого значение измеряемой величины получается при помощи сравнения с известной величиной, соответствующей ее мере.

Измерительные приборы могут осуществлять индикацию измеряемой величины по-разному. Выделяют:

1) показывающие измерительные приборы;

2) регистрирующие измерительные приборы.

Разница между ними в том, что с помощью показывающего измерительного прибора можно только считывать значения измеряемой величины, а конструкция регистрирующего измерительного прибора позволяет еще и фиксировать результаты измерения, например, посредством диаграммы или нанесения на какой-либо носитель информации.

Измерительная установка- это средство измерения, представляющее собой комплекс мер, ИП, измерительных приборов и прочее, выполняющих схожие функции, используемые для измерения фиксированного количества физических величин и собранные в одном месте. В случае, если измерительная установка используется для испытаний изделий, она является испытательным стендом.

Измерительная система- это средство измерения, представляющее собой объединение мер, ИП, измерительных приборов и прочее, выполняющих схожие функции, находящихся в разных частях определенного пространства и предназначенных для измерения определенного числа физических величин в данном пространстве.

39. Технические характеристики средств измерения: погрешность, точность, стабильность, чувствительность, диапазон измерений.

Погрешность средства измерений – разность между показанием средства измерений и истинным (действительным) значением измеряемой физической величины. Погрешность может быть систематической, случайной, абсолютной, относительной, приведенной, основной, дополнительной, систематической, динамической.

Точность средства измерений – характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю. Примечание. Считается, что чем меньше погрешность, тем точнее средство измерений.

Стабильность средства измерений – качественная характеристика средства измерений, отражающая неизменность во времени его метрологических характеристик. Примечание. В качестве количественной оценки стабильности служит нестабильность средства измерений.

Чувствительность измерительного прибора – отношение изменения сигнала на выходе измерительного прибора к вызывающему его изменению измеряемой величины. Для шкальных измерительных приборов абсолютная чувствительность численно равна передаточному отношению и с изменением цены деления шкалы чувствительность прибора остаётся неизменной. Однако на разных участках шкалы чувствительность может быть разной. Понятие чувствительности может определяться передаточной функцией, как функцией отношения сигналов на входе и на выходе преобразователя, В зависимости от вида функции чувствительность может быть либо постоянной величиной, либо величиной, зависящей от этой функции. Если функция линейная, то прибор имеет линейную шкалу, в противном случае – нелинейную. Линейность шкалы зависит не только от характеристик преобразователя, но и от выбора единиц физических величин.

Диапазон измерений – область значений измеряемой величины с нормированными допускаемыми погрешностями средства измерений.

Больше метрологии по ссылкам ниже, в т.ч. по видам погрешности:

40. Классы точности измерительных приборов. Проверка приборов на точность, организация проверки.

Неотъемлемой частью экспериментальных исследований являются средства измерений, т.е. совокупность технических средств (имеющих нормированные погрешности), которые дают необходимую информацию для эксперимента.

В настоящее время приборостроением выпускается большое количество средств измерений и наблюдений.

Среди них можно выделить такие основные группы приборов для измерения показателей: физических, механических, химических свойств, а также структуры материала и изделия.

Наряду с этим можно выделить средства измерения, позволяющие непосредственно определить испытуемый показатель (например, пресс для определения прочности материалов), и измерения, которые дают возможность косвенно судить об исследуемом показателе (ультразвуковые дефектоскопы, что позволяют оценить прочность материала по скорости прохождения ультразвука).

К средствам измерений относят измерительный инструмент, измерительные приборы и установки.

Класс точности измерительного прибора – это обобщенная характеристика, определяемая пределами допускаемых основных и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами, влияющими на точность, значения которых установлены в стандартах на отдельные виды средств измерений. Класс точности средств измерений характеризует их свойства в отношении точности, но не является непосредственным показателем точности измерений, выполняемых при помощи этих средств.

Для того чтобы заранее оценить погрешность, которую внесет данное средство измерений в результат, пользуются нормированными значениями погрешности. Под ними понимают предельные для данного типа средства измерений погрешности.

Погрешности отдельных измерительных приборов данного типа могут быть различными, иметь отличающиеся друг от друга систематические и случайные составляющие, но в целом погрешность данного измерительного прибора не должна превосходить нормированного значения. Границы основной погрешности и коэффициентов влияния заносят в паспорт каждого измерительного прибора.

Основные способы нормирования допускаемых погрешностей и обозначения классов точности средств измерений установлены ГОСТ.

Пределы допускаемых основной и дополнительных погрешностей могут быть выражены в форме абсолютной, относительной или приведенной погрешностей. Это зависит от характера изменения погрешностей средства измерений в пределах диапазона измерений и условий его применения и назначения.

Пределы допускаемой абсолютной основной погрешности определяются в виде

где Dx – пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, выраженной в единицах измеряемой величины на входе (выходе) или условно в делениях шкалы;

х – значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или число делений, отсчитанных по шкале;

а, b – положительные числа, не зависящие от х.

Пределы допускаемой относительной основной погрешности определяются по формуле

если Dx определяется по выражению (1)

или по формуле

если Dx определяется по выражению (2). В формулах (3) и (4) δ – пределы допускаемой относительной основной погрешности выражаются в %;

q – положительное число, выбираемое из ряда: 1·10n; 1,5·10n; (1,6·10n); 2·10n; 2,5·10n; (3·10n); 4·10n; 5·10n; 6·10n; (n= 1; 0; -1; -2; и т.д.);

x – значение измеряемой величины на входе (выходе) средств измерений или числа делений, отсчитанных по шкале;

xk – больший (по модулю) из пределов измерений;

с,d – положительные числа, выбираемые из ряда: 1·10n; 1,5·10n; (1,6·10n); 2·10n; 2,5·10n; (3·10n); 4·10n; 5·10n; 6·10n; (n= 1; 0; -1; -2; и т. д.).

Пределы допускаемой приведенной основной погрешности определяют по формуле

где γ – пределы допускаемой приведенной основной погрешности, %;

Dx – пределы допускаемой абсолютной основной погрешности, устанавливаемые по формуле (4);

xN – нормирующее значение, выраженное в тех же единицах, что и Dx;

р — отвлеченное положительное число, выбираемое из ряда: 1·10n; 1,5·10n; (1,6·10n); 2·10n; 2,5·10n; (3·10n); 4·10n; 5·10n; 6·10n; (n= 1; 0; -1; -2; и т. д.).

Числа с, d, q и р определяют значение класса точности измерительного средства измерений.

Классы точности средств измерений обозначаются условными знаками (буквами латинского алфавита, цифрами). Для средств измерений, пределы допускаемой основной погрешности которых выражают в форме приведенной погрешности или относительной погрешности, классы точности обозначаются числами, равными этим пределам, выраженным в процентах.

Чтобы отличить относительную погрешность от приведенной, обозначение класса точности в виде относительной погрешности обводят кружком, например

. Значение приведенной погрешности кружком не обводят, например 2,5.

Если погрешность нормирована в процентах от длины шкалы, то под обозначением класса ставится знак Ú.

Если погрешность нормирована в соответствии формулой (5), то класс точности обозначается как c/d, например 0,02/0,01.

Системы и средства измерений

Всесредства измеренийопределяются как технологические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики. Под характеристиками будем понимать такие свойства средств измерений, которые позволяют судить об их пригодности для измерений определённой физической величины в заданном диапазоне её значений и с заданной точностью.

По характеру участия в процессе измерений можно выделить четыре основные группы средств измерений: меры, измерительные устройства, измерительные установки, измерительные системы.

Мера – средство измерений, предназначенное для воспроизведения физической величины заданного размера. Меры подразделяются на однозначные и многозначные.

Однозначная мера воспроизводит физическую величину одного размера. По сути, она воспроизводит либо единицу измерения, либо некоторое определённое числовое значения данной физической величины.

Многозначная мера воспроизводит ряд одноименных величин различного размера.

Самым многочисленным видом средств измерений является измерительные устройства.

По роду измеряемой величины измерительные устройства подразделяют на амперметры – для измерения тока, термометры – для измерения температуры, манометры – для измерения давления, концентраторы – для измерения концентрации веществ.

По степени защиты измерительные устройства бывают в нормальном (обыкновенном), пыле -, водо -, взрывозащищенном, герметичном исполнении.

В зависимости от формы представления сигнала измерительной информации измерительные устройства подразделяются на измерительные приборы и измерительные преобразователи.

Измерительный прибор – средство измерений, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем. Измерительный прибор всегда имеет устройство, позволяющее человеку воспринимать информацию о числовом значении измеряемой величины. Результаты измерений приборами выдаются их отсчетными устройствами. В качестве такого устройства могут использоваться шкала с указателем, цифровое табло, цифропечатающая машинка, устройство записи на диаграмме.

Измерительные приборы могут быть классифицированы по ряду признаков: по методу измерения, по способу предоставления величин, по способу предоставления показаний, по типу вычислительного устройства. По характеру применения измерительные приборы подразделяют на стационарные (щитовые), корпус которых приспособлен для жесткого крепления на месте установки, и переносные, корпус которых не предназначен для жесткого крепления.

По способу определения значения измеряемой величины приборы делятся на две группы: прямого действия и сравнения.

Приборы прямого действия (непосредственной оценки) позволяют получить значения измеряемой величины на отсчётном устройстве. Такие приборы состоят из нескольких элементов, осуществляющих необходимое преобразование измеряемой величины в сигнал того или иного вида или, если необходимо, усиление этого сигнала, чтобы вызвать перемещение подвижного органа отсчетного устройства.

Характерной особенностью приборов непосредственной оценки является то, что результаты, полученные с их помощью, не требует сравнения с показаниями эталонных средств измерений.

К таким прибором относятся большая часть вольтметров, амперметров, манометров, термометров.

В приборах сравнения значение измеряемой величины определяют сравнением с известной величиной, соответствующей воспроизводящей ее мере. Для сравнения измеряемой величины с мерой используют компенсационные или мостовые измерительные цепи. Характерной особенностью приборов, основанных на методе сравнения, является то, что погрешность измерения с их помощью определяется в основном погрешностью мер, с которыми сравнивают измеряемые величины.

По способу представления величин подразделяются на аналоговые и цифровые приборы.

Аналоговые приборы – это, как правило, стрелочные приборы с отсчетными устройствами, состоящими из двух элементов – шкалы и указателя, связанного с подвижной частью прибора. Показания таких приборов являются непрерывной функцией измерений измеряемой величины.

Цифровые измерительные приборы автоматически вырабатывают дискретные сигналы измерительной информации, которые представляют в цифровой форме. Отсчёт у них производится с помощью механических или электронных цифровых отсчетных устройств.

Цифровые измерительные приборы широко применяют для измерения электрических напряжений, частоты колебаний, параметров электрических и радиотехнических цепей и многих других величин. В последние годы они все чаще заменяют стрелочные приборы.

По способу образования показаний приборы подразделяют на показывающие и регистрирующие. Показывающие приборы, в свою очередь, подразделяются на аналоговые и цифровые приборы.

Цифровые измерительные приборы по сравнению с аналоговыми приборами имеют ряд достоинств: процесс измерения автоматизирован, что исключает возникновение погрешностей, обусловленных ошибками оператора; время измерения очень мало; результата измерений, выдаваемый в цифровой форме, легко фиксируется цифропечатающим устройством и удобен для ввода в электронно-вычислительную машину.

Регистрирующие измерительные приборы подразделяют на самопишущие (барографы, термографы, шлейфовые осциллографы), выдающие показания в форме диаграммы, и печатающие, которые выдают результат измерений в цифровой форме на бумажной ленте. Регистрирующие приборы находят широкое применение при измерении физических величин – параметров процессов или свойств объектов и динамических режимах, когда непрерывно изменяются те или иные условия измерения (температура, давление).

По типу вычислительного устройства суммирующие, интегрирующие и вычисляющие сложные функции.

Суммирующий измерительный прибор – измерительный прибор, показания которого функционально связаны с суммой двух или нескольких величин, подводимых к нему по различным каналам.

Интегрирующий измерительный прибор это прибор, в котором подводимая величина подвергается интегрированию по времени или по другой независимой переменной.

Измерительный преобразователь – средство измерений служащее для выработки измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и хранения, но не поддающейся непосредственному восприятию наблюдателем.

Преобразуемая физическая величина называется входной, а результат преобразования – выходной величиной. Связь между входной и выходной величинами преобразователя устанавливается функцией преобразования.

Основное требование к измерительным преобразователям – точная передача информации, то есть минимальные потери информации, иначе говоря, минимальные погрешности. Измерительное преобразование – это отражение размера одной физической величины размером другой физической величины, функционально с ней связанной. На принципе измерительного преобразования построены практически все средства измерений, так как любое средство измерений использует те или иные функциональные связи между входной и выходной величинами. Понятие «измерительный преобразователь» более конкретно, чем «измерительное преобразование», так как одно и то же измерительное преобразование может быть выполнено рядом различных по принципу действия измерительных преобразователей. Например, измерительное преобразование температуры в механическое перемещение может быть выполнено ртутным термометром или биметаллическим элементом либо термопарой, преобразующей температуру в ЭДС, а ЭДС в перемещение указателя.

Как видно из рисунка 1, измерительные преобразователи могут быть классифицированы в зависимости от используемого метода измерения и способа представления величины совершенно аналогично измерительным приборам. Кроме того, принято различать измерительные преобразователи по расположению в измерительной системе и виду функции преобразования, представляющей собой зависимость сигнала измерительного преобразователя от измеряемой величины.

Измерительные преобразователь, к которому подведена измеряемая величина, называется первичным преобразователем (датчик), например термопара в термоэлектрическом термометре.

Промежуточный измерительный преобразователь это преобразователь, занимающий в измерительной цепи место после первого. Измерительный преобразователь, предназначенный для дистанционной передачи сигнала измерительной информации, называется передающим, например индуктивный и пневматические передающие преобразователи.

Измерительный преобразователь, предназначенный для изменения величины в заданное число раз (по существу это усилитель сигнала измерительной информации), называется масштабным, например двигатели напряжений на входе вольтметров или электронных осциллографов, а также измерительные усилители.

Функционально измерительный преобразователь предназначен для формирования сигнала измерительной информации, связанной с измеряемой величиной некоторой заданной функцией.

Измерительные преобразователи являются составной частью измерительных приборов, различных измерительных систем, системы автоматического контроля или регулирования тех или иных процессов.

Измерительная установка – это совокупность функционально объединенных средств измерений (мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей) и вспомогательных устройств, предназначенных для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для непосредственного восприятия наблюдателем, и расположенных в одном месте. Создания измерительных установок, называемых также измерительными стендами, позволяет наиболее рационально расположить все требуемые средства измерений и соединить их с объектами измерений для обеспечения наиболее высокой производительности труда на данном рабочем месте.

Измерительные системы предназначены для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и использования в автоматических системах управления. Их главная – цель автоматизация процесса измерения и использования результатов измерения для автоматического управления различными процессами производства. В состав таких систем могут входить преобразователи одних величин в другие, схема автоматического регулирования, меры и измерительные приборы. В случае если различные элементы системы разнесены на значительные расстояния друг от друга, связь между ними осуществляется как по проводным, так и беспроводным каналам. В настоящее время измерительные системы часто рассматриваются как один из классов так называемых информационно – измерительных систем.

Информационно – измерительная система (ИИС) – совокупность функционально объединенных измерительных, вычислительных и других вспомогательных технических средств, служащая либо для получения измерительной информации, ее преобразования, обработки в целях представления потребителю (в том числе ввода в АСУ) в требуемом виде, либо для автоматического осуществления логических функций контроля, диагностики, идентификации. В случае если различные элементы системы разнесены на значительные расстояния друг от друга, связь между ними осуществляется как по проводным, так и беспроводным каналам.

Кроме рассмотренной классификации средств измерений по виду существенной является классификация по принципу действия.

Принципом действия средства измерений называют физический принцип, положенный в основу построения средств измерений данного вида. Принцип действия обычно находит отражения в названии средств измерений, например: термоэлектрический термометр, деформационный манометр, электромагнитный расходомер.

В силу того, что для средств измерений различных величин классификация по принципу действия является специфичной, при дальнейшем изложении она будет проводиться для каждой величины.

Что такое измерительная система

Рисунок 1 – Классификация средств измерений

1 Дать определение метрологии

2 Что значит измерить физическую величину?

3 Перечислить виды измерений. Какие измерения называют прямыми? Какие измерения называют косвенными?

4 Перечислить и дать определение видам единиц физических величин

5 Чем определяется качество измерений?

6 Дать определение погрешности

7 Что называют абсолютной погрешностью измерения?

8 Что называют относительной погрешностью измерения?

9 Что называют приведенной погрешностью измерения?

10 Дать определение класса точности прибора

11 Что называют вариацией прибора?

12 Дать определение средствам измерения

13 На какие виды делятся средства измерения по характеру участия в процессе измерений?

14 Что понимают под мерой? Какие виды мер различают?

15 На какие виды делятся измерительные устройства в зависимости от формы представления сигнала измерительной информации?

16 Дать определение измерительному прибору. Привести наиболее распространенные классификации измерительных приборов

17 Что понимают под измерительным преобразователем? Какие классификации измерительных преобразователей выделяют?

18 Что такое измерительная установка?

19 Что такое измерительная система? Информационно-измерительная система?

Измерительные системы

Измерительная информация – информация о значениях физических величин. В измерительную информацию могут также входить данные о погрешности измерений, о числе измерений и др.

Измерительная система (ИC) – совокупность функционально объединенных мер, измерительных приборов, измерительных преобразователей, ЭВМ и других технических средств, размещенных в разных точках контролируемого объекта и т.п. с целью измерений одной или нескольких физических величин, свойственных этому объекту, и выработки измерительных сигналов в разных целях.

Измерительная система предназначена для выработки сигналов измерительной информации в форме, удобной для автоматической обработки, передачи и/или использования в автоматических системах управления.

Измерительные системы обладают основными признаками средств измерений и являются их специфической разновидностью.

Основными областями применения собственно измерительных систем являются научные исследования, испытания различных объектов, учетные операции, и др.

Наиболее крупной структурной единицей, для которой могут нормироваться метрологические характеристики, является измерительный канал ИС.

Измерительная система может быть частью автоматизированной системы.

Автоматизированная система (АС) – комплекс технических, программных и других средств, предназначенный для автоматизации различных процессов. В общее понятие автоматизированная система включают также обслуживающий систему персонал.

В зависимости от назначения измерительные системы подразделяютсяна:

· измерительные информационные;

· измерительные контролирующие;

· измерительные управляющие и др.

Измерительная информационная система (ИИС) – измерительная система, предназначенная для целей представления измерительной информации в виде необходимом потребителю.

Измерительная контролирующая система – измерительная система, предназначенная для целей контроля параметров технологического процесса, явления, объекта или его состояния.

Могут выполняться в виде систем автоматического контроля (САК), которые осуществляют контроль соотношения между текущим (измеренным) состоянием объекта и установленной “нормой поведения” по известной математической модели объекта. По результатам обработки полученной информации выдается суждение о состоянии объектов контроля. Функцией таких САК является отнесение объекта к одному из возможных качественных состояний.

Измерительная управляющая система – измерительная система, предназначенная для целей автоматического управления технологическим процессом, автоматическим производством. Может быть представлена в виде измерительной контролирующей системы, включающей в себя устройства обратной связи для воздействия на контролируемый объект для поддержания заданных значений параметров, изменения их по заданному алгоритму и т. д.

Измерительный сигнал — сигнал, содержащий количественную информацию об измеряемой физической величине.

Измерительный сигнал представляет собой физический носитель информации, один или несколько параметров которого функционально связаны с измеряемой величиной. Например, электрическое напряжение на выходе термопары, частота электрического тока на выходе турбинного расходомера.

Измерительный канал (ИК) – это конструктивно или функционально выделенная совокупность элементов измерительной системы, выполняющая законченную функцию, начиная с восприятия измеряемой величины до получения результата ее измерений, выражаемого числом или соответствующим ему кодом, или до получения аналогового сигнала, один из параметров которого — функция измеряемой величины.

ИК можно представить в виде последовательного соединения измерительных преобразователей, некоторые из которых сами могут быть многоканальными.

Одноканальная измерительная система – измерительная система, в которой измерительная информация от разных точек объекта или среды поступает по одному измерительному каналу.

Многоканальная измерительная система – измерительная система, в которой имеется два и более измерительных каналов.

Типовая структура ИК может включать в себя следующие устройства:

· первичный измерительный преобразователь;

· связующий компонент измерительной системы – техническое устройство или часть окружающей среды, предназначенные или используемые для передачи с минимально возможными искажениями сигналов, несущих информацию об измеряемой величине от одного компонента ИС к другому (проводная линия связи, радиоканал, телефонная линия связи, линия электропередачи с соответствующей каналообразующей аппаратурой, а также переходные устройства — клеммные колодки, кабельные разъемы и т. п.);

· промежуточный (нормализующий) измерительный преобразователь;

· аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

· цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Протяженность ИК может составлять от десятков метров до нескольких сотен километров. Измерительная система может включать десятки, сотни и тысячи измерительных каналов.

В измерительных каналах приборов и измерительных систем информация о значении физических величин передается с помощью сигналов.

Физическая природа сигналов, несущих измерительную информацию, может быть различной: электрический ток или напряжение, давление сжатого воздуха, световой поток, деформация, перемещение и др.

В связи с бурным развитием электроники и вычислительной техники наиболее удобным и распространенным видом сигналов для передачи, преобразования и анализа измерительной информации являются электрические сигналы.

Наиболее часто в качестве исходных сигналов для передачи измерительной информации используются:

а) сигналы постоянного уровня (например, постоянные электрические токи и напряжения, давление сжатого воздуха, световой поток);

б) синусоидальные сигналы (переменный электрический ток или напряжение);

в) последовательность прямоугольных импульсов (электрических или световых).

Для того, чтобы исходный сигнал стал измерительным, необходимо, чтобы один из его параметров был связан функциональной зависимостью с измеряемой физической величиной. Параметр сигнала, выбранный в качестве такового, называется информативным, а все остальные параметры – неинформативными.

Сигналы, перечисленные выше (а, б, в), могут характеризоваться одним или несколькими параметрами.

В первом случае единственным параметром сигнала является его уровень.

Синусоидальный сигнал характеризуется своей амплитудой, частотой и фазой: любой из этих параметров может быть выбран в качестве информативного, при этом два других будут неинформативными.

Параметрами, характеризующими последовательность прямоугольных импульсов, являются: амплитуда, частота, фаза, ширина импульсов, комбинация импульсов различного уровня.

Процесс преобразования исходного сигнала в измерительный, т. е. преобразование одного из параметров исходного сигнала, вырабатываемого некоторым источником, в информативный параметр, называется модуляцией. В зависимости от вида модуляции измерительные сигналы можно классифицировать следующим образом.

Сигналы постоянного уровня могут быть модулированы только по уровню. Уровень сигнала является при этом мерой измеряемой величины.

Синусоидальные сигналы могут быть модулированы по амплитуде, фазе или частоте. В зависимости от того, который из этих параметров сигнала является мерой измеряемой величины, различают амплитудно-модулированные, фазомодулированные или частотно-модулированные сигналы.

Последовательность прямоугольных импульсов может быть модулирована по амплитуде (амплитудно-импульсная модуляция), по частоте (частотно-импульсная модуляция), по фазе (фазоимпульсная модуляция) или по ширине импульсов (широтно-импульсная модуляция). Сигнал, в котором различным значениям измеряемой величины поставлена в соответствие определенная комбинация импульсов различного уровня, называется кодоимпульсным, или цифровым.

В зависимости от характера изменения информативного параметра сигнала по уровню и во времени измерительные сигналы подразделяются на:

· аналоговые(непрерывные по уровню); их информативный параметр является функцией времени и может принимать любые значения в заданном диапазоне;

· дискретные(квантованные по уровню); их информативный параметр представлен в виде последовательности отдельных (дискретных) значений в определенные моменты;

· непрерывные во времени, если они существуют в течение всего времени измерения и в любой момент могут быть выведены на регистрацию;

· дискретизированные, или квантованные по времени, если они несут информацию о значении измеряемой физической величины, лишь в течение некоторых промежутков времени. К этой группе относятся, например, все виды импульсно-модулированных сигналов.

При анализе измерительный сигнал обычно представляют двумя различными способами – временным и частотным. Соответственно говорят об анализе сигнала во временной и частотной областях.

В первом случае сигнал представляют в виде функции времени x(t), характеризующей изменение его параметра. Например, гармонический сигнал

х(t) = A·cos(ω·t + φ).

Кроме этого, измерительные сигналы анализируют, представляя их в виде функций частоты. При этом любой сложный сигнал может быть представлен в виде суммы более простых сигналов, например, в виде суммы простейших гармонических колебаний, совокупность которых называется частотным спектром сигнала.

Оцените статью
Анемометры
Добавить комментарий