Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Основы метрологии и электроизмерительная техника. Часть 2 - файл Лекции часть 2 МЕТРОЛОГИЯ.doc


Лекции - Основы метрологии и электроизмерительная техника. Часть 2
скачать (1287 kb.)

Доступные файлы (2):

Лекции часть 2 МЕТРОЛОГИЯ.doc3483kb.14.01.2010 19:11скачать
ПРИЛОЖЕНИЕ К Ч 2.doc2004kb.30.03.2006 13:22скачать

содержание

Лекции часть 2 МЕТРОЛОГИЯ.doc


СОДЕРЖАНИЕ

стр.


КОМПЬЮТЕРНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ

23


ТЕМА 10 ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ (ЦИ) – УСТРОЙСТВА


23

ТЕМА 11 ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ (КИ) – ТЕХНОЛОГИИ


28

ТЕМА 12 ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ (ЦИП)

32


^ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН



ТЕМА 13 ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНЫХ ВЕЛИЧИН


33

ТЕМА 14^ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (ПП)


33

ТЕМА 15 ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН (СИЛ И ПАРАМЕТРОВ

ДВИЖЕНИЯ)

36

ТЕМА 16^ ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И СВЕТА


38

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

42

ТЕМА 17^ ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

42

ТЕМА 18 ЛОКАЛЬНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ


44



^ ТЕМА 10 ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ - УСТРОЙСТВА

понятия; преобразование величины в число; погрешности

1. ПОНЯТИЯ

Понятие «компьютерное измерение.

Одним устройством – персональным компьютером (ПК) - выполняются ВСЕ операции, связанные с получением измерительной информации: преобразование величины в число, определение метрологических характеристик (погрешность, СКО, доверительный интервал прочие), представление, регистрация.

1
Иллюстрация
.1. Понятие дискретизации.

Аналоговая величина – может принимать бесконечное множество значений в любой момент времени.
^

Дискретная величина – имеющая неизменное значение в течение определенного отрезка времени шага дискретизации (дискреты?)


Иллюстрация
1.3. Понятие квантования


^ Квантованная величина – имеющая конечное целое число единиц – квантов. Квант имеет значение в единицах измерения величины, любое число, например, 1 В или 0,3 В. Но измеренная в квантах величина может иметь только целое значение.

^ Удава можно измерить попугаями или мартышками, или слоненками, но только целыми!

1.4. Кодирование – представление величины в виде совокупности импульсов, состояний переключаемых элементов или цифр двоичного кода.

В десятичном коде

1

2

3

4

5

6

7

В двоичном коде

1

10

11

100

101

110

111


Иллюстрация

Цифровой прибор обрабатывает дискретные значения величин, измеренные в квантах, кодированные в двоичной системе счисления.


^ УСТРОЙСТВА ЦИФРОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ

Измеряемое напряжение подключается к нормирующему преобразователю, который пропорционально снижает или повышает его до значения, допустимого для аналого-цифрового преобразователя (АЦП). АЦП преобразует его в код (совокупность единиц и нулей) и передает в компьютер. По заданной программе процессор ПК выводит значение в десятичном виде на дисплей, в запоминающее устройство, выполняет анализ (спектральный состав, максимальные значения и т.д.) и определяет метрологические параметры (доверительный интервал, погрешности и пр.).


^ 2. НОРМИРУЮЩИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ.

Назначение – пропорционально изменить значение измеряемой величины до значения, которое находится в диапазоне измерений АЦП.

Схемы:




^ Принцип действия делителя – на выход передается часть падения напряжения на резисторе от тока, обусловленного измеряемым напряжением.

Усилителя – на выход подается увеличенное измеряемое напряжение.


3.АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ (Преобразование величины в число)

3.1. последовательным счетом
^

Схема Временная диаграмма

Принцип действия


Измеряемое напряжение Ux сравнивается с известным квантованным uk, нарастающим по одному кванту. При достижении их равенства НИ дает команду на представление количества квантов, которое равно Ux .


3.2. Преобразованием напряжения в интервал времени

Схема Временная диаграмма

t


Ux

t



u

^


число импульсов, равное Ux

Принцип преобразования


Ux сравнивается с u, которое растет пропорционально времени, пока не станет u = Ux. В течение времени t возрастания u на счетчик Сч подаются импульсы. Их количество представляется как Ux.


3.3. Преобразованием напряжения в частоту
^

Схема

Принцип действия


Измеряемое напряжение Ux преобразуется в пропорциональное ему значение частоты импульсов f. Сч суммирует импульсы за фиксированный интервал времени t, сумма представляется как Ux.


3.4. Считыванием

Схема




Принцип


Ux подключается одновременно к uki разных значений. Представляется то число, которое соответствует ukx= Ux.



3.5. Последовательным приближением
Схема
Принцип действия

1 такт - запоминается мгновенное измеряемое напряжение начала

дискреты Ux;

2 такт – замыкаются ключи 8  Ux прикладывается ко входу 1 УС, напряжение, соответствующее двоичному разряду 8 (U8), - ко входу 2 УС. Если Ux > U8, в разряд 8 записывается 1, если Ux < U8, в разряд 8 записывается 0.

3 такт – замыкаются ключи 4  ко входу 1 УС, прикладывается напряжение Ux – U8,. ко входу 2 УС напряжение, соответствующее двоичному разряду 4 (U4). Если Ux - U8 > U4, в разряд 4 записывается 1, если Ux - U8 < U4, в разряд 4 записывается 0.

4 такт - замыкаются ключи 2  ко входу 1 УС, прикладывается напряжение Ux – U8 –U4, ко входу 2 УС напряжение, соответствующее двоичному разряду 2 (U2). Если Ux – U8 –U4> U2, в разряд 2 записывается 1, если Ux – U8 –U4< U2, в разряд 2 записывается 0.

5 такт - замыкаются ключи 1  ко входу 1 УС, прикладывается напряжение Ux – U8 –U4 - U2, ко входу 2 УС напряжение, соответствующее двоичному разряду 1 (U1). Если Ux – U8 –U4 - U2> U1, в разряд 1 записывается 1, если Ux – U8 –U4 - U2 < U1, в разряд 1 записывается 0.


^ 4. ПОГРЕШНОСТИ (П) АЦП

погрешность дискретности; погрешность квантования; нормирование погрешности

4.1. Погрешность дискретности

Схема возникновения П

Принцип возникновения ПД

ЦИП показывает число, которое было в начале дискреты, действительное значение не равно ему (в общем случае).

Разница является погрешностью дискретности.

Математическая модель t – шаг дискретизации.

^

Особенность ПД является погрешностью методической, случайной



4.2. Погрешность квантования

Значение величины представляется в принятых значениях квантов, а квантуется в реальных значениях квантов. Разница называется погрешностью реализации уровня квантования.

^ Например. АЦП намерял 10 квантов, принятый уровень квантования 1В, так что измеренное значение 10В.

Но реальный уровень квантования оказался 0,9 В, так что действительное значение 9В. Погрешность из-за уровня квантования 1В.


^ 5. ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР (ПК)

Назначение – обработать значения, полученные от АЦП, запомнить, выдать на экран или принтер.

Схема

Принцип действия - процессор по заданной программе выполняет математические действия над значениями, полученными от АЦП. При однократном измерении одной величины – отправляет в ЗУ, при косвенном измерении – производит вычисление по формуле и отправляет в ЗУ, при многократных измерениях – определяет среднеарифметическое, СКО, доверительную вероятность и тоже в ЗУ, и т.д.

5.1. Процессор

Назначение – выполнять математические операции над числами в двоичном коде.
С
Иллюстрация
хема




Принцип действия – замыканием соответствующих ключей производится сложение двоичных чисел, представленных напряжениями «1» 5 В, «0» 0 В.

Иллюстрация производится операция 1 + 2 = 3:

Характеристики – частота переключения. Она определяет возможность обработки измерений в реальном времени. В настоящее время 100 – 1000 МГц.

Особенности сам по себе процессор не вносит метрологических погрешностей (инструментальная погрешность отсутствует). Но если в программе заложена операция «усреднить», то появляется методическая погрешность – разность между средним и измеренным значениями.

Схема



5.2. Запоминающее устройство
Назначение – принимать, сохранять и по команде выдавать число, полученное от процессора.



5.3. Дисплей электронно-лучевой (ДЭЛ).

Назначение – представлять результаты измерения в виде, воспринимаемом зрением.

Схема

ДЭЛ содержит: три электронные пушки, эмитирующие три луча электронов; катушку, отклоняющую лучи в горизонтальном и вертикальном направлениях; маску для точного попадания лучей в нужные точки экрана; экран, состоящий из «пикселей» (точек). Пиксель содержит три элемента, каждый из которых под воздействием луча светится красным, желтым и зеленым цветом.

^ Принцип действия - компьютер управляет интенсивностью электронных лучей, попадающих на каждый пиксель. В зависимости от интенсивности каждого из цветов суммарный цвет пикселя может иметь 16 миллионов градаций.

Характеристики – 1. разрешение – количество пикселей на экране по горизонтали и по вертикали. В настоящее время от 640/480 до 2048/1536.

2. шаг пикселя - расстояние между пикселями по горизонтали и по вертикали. В зависимости от разрешения и размера экрана от 0,14 до 0,67 мм.

Дисплей плоский.

Известно несколько типов: на светодиодах, плазменный, люминесцентный, жидкокристаллический (ЖК). Рассматривается только последний тип как самый распространенный - ЖК.

Назначение – то же, что и ДЭЛ - представлять результаты измерения в виде, воспринимаемом зрением.

Схемы жидкого кристалла пикселя


светофильтры









Принцип действия: компьютер подает напряжения на пары электродов тех ЖК, которые должны стать прозрачными. В результате на экране изображение из выбранных пикселей выбранного цвета.

Характеристики – разрешение – количество пикселей на экране по горизонтали и по вертикали. В настоящее время от 1024/768 до 1600/1200.

Особенности 1. дорогие (в 2 – 3 раза дороже ДЭЛ): 2. собственно дисплей потребляет мало энергии, но нужна подсветка, требующая значимой мощности; 3. критичны к температуре: не функционируют при 10  to  40 oC.

Погрешности дисплеев обусловлены принципом создания изображения точками (пикселями). Значение инструментальной погрешности при представлении результата измерения графически равно значению пикселя. Абсолютная погрешность равна шагу пикселя, относительная – величина, обратная разрешению.

Например. При разрешении 640/480 по горизонтали г=1/640  0,15%, по вертикали в = 1/480  0,2%.

5.4. Принтеры

Назначение представлять результаты измерений на бумаге.

Схема лазерного принтера




Принцип действия барабан электризуется заряжающим валиком, лазер в определенных компьютером точках нейтрализует заряд, тонер остается только в точках, лишенных заряда и переносится на бумагу, затем закрепляется нагреванием.

Характеристики разрешение (как и для дисплея) 600 точек на дюйм (600 dpi).

Особенности

  1. изображение не искажается увлажнением;

2. Бумага немного деформируется.





Схема струйного принтера.




^ Принцип действия импульсные движители (пьезоэлектрический, тепловой) по команде компьютера выдавливают каплю чернил из сопла на бумагу.

Характеристики разрешение (как и для дисплея) 720 точек на дюйм (720 dpi).

Особенности 1. изображение искажается увлажнением

  1. Бумага не деформируется.

3. Стоимость ниже лазерного.


Погрешности принтеров обусловлены принципом создания изображения точками. Значение инструментальной погрешности при представлении результата измерения графически равно значению пикселя. Абсолютная погрешность равна шагу пикселя, относительная – величина, обратная разрешению.

Например. При разрешении 360 dpi   0,03%. Это на порядок выше, чем точность дисплея.


Соотношение приведенных погрешностей компьютерных измерений:

АЦП

Дисплей

Принтер

количество разрядов

погрешность , %

разрешение, pik

погрешность , %

разрешение, dpi

погрешность

, %

8

0,4

640

0,15

360

0,04

10

0,1

800

0,12

720

0,02

12

0,05

1280

0,08









^ ТЕМА 11 ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ (ЦИ) - ТЕХНОЛОГИИ

понятия; ЦИ напряжения, тока, мощности, энергии, частоты, программное обеспечение

1. ПОНЯТИЯ

Технология цифровых измерений – совокупность приемов, способов, действий, необходимых для получения измерительной информации. В общем случае алгоритм ЦИ следующий.

  1. инсталлировать на прибор программу, обеспечивающую возможность измерений;

  2. выбрать тип прибора, например: цифровой вольтметр, осциллограф, анализатор спектра и т.д.;

  3. выбрать цену деления напряжения, времени (если результат измерения представляется в виде осциллограммы);

  4. рассчитать и выставить параметры нормирующего устройства;

  5. собрать схему и выполнить измерения.

После инсталляции на дисплее картинка – программа:


^ 2.ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО.
Схема

АЛГОРИТМ

  1. Определить параметры нормирующего преобразователя из соображений: значение кванта uk= UЭ/2n, где UЭ – эталонное напряжение АЦП, n – разрядность АЦП. Например, для UЭ= 5 В и 8-разрядного АЦП uk=5/256=0,02 В. это абсолютная погрешность измерения. Напряжение 1В может быть измерено с относительной погрешностью 2%, 2 В – 1% и т.д.

Следовательно,

Если измеряемое напряжение порядка 3 – 5 В, нормирующий преобразователь не нужен.

Если > 5В – нужен делитель;

Если < 0,5 В – нужен усилитель.

3. Выбрать, что прибор должен делать с результатами измерений: записать в таблицу в специальный файл, представлять на дисплее в реальном времени, запоминать в течение какого то времени и т.д..

4. Произвести измерение.


^ 3. ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА ПОСТОЯННОГО.

Схема

АЛГОРИТМ

1. Определить параметры усилителя в качестве нормирующего преобразователя из соображений: значение кванта для UЭ= 5 В и 8-разрядного АЦП uk=5/256=20 мВ. Напряжение шунта 75 мВ, следовательно, нужен усилитель. с коэффициентом усиления К  5/0,075  70

2. Выбрать, что ПК должен делать с результатами измерений: записать в таблицу в специальный файл, представлять на дисплее в реальном времени, запоминать в течение какого то времени и т.д..

3. Произвести измерение.




^ 4. ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО
Схема

Особенность: АЦП способен измерять однополярное напряжение, поэтому к измеряемому переменному U

необходимо прибавить постоянное U-, чтобы исключить отрицательное напряжение на входе АЦП. U- называется «напряжением смещения», значение его должно быть U-  Um – амплитуды переменного напряжения.

АЛГОРИТМ

  1. Ввести смещение из соотношения ;

2. Определить параметры нормирующего преобразователя для Um из соображений: значение кванта uk= UЭ/2n, где UЭ – эталонное напряжение АЦП, n – разрядность АЦП. Например, для UЭ= 5 В и 8-разрядного АЦП uk=5/256=0,02 В. это абсолютная погрешность измерения. Напряжение 1В может быть измерено с относительной погрешностью 2%, 2 В – 1% и т.д.

Следовательно, Если амплитуда измеряемого напряжение порядка 13 В, нормирующий преобразователь не нужен.

Если > 3В – нужен делитель;

Если < 0,5 В – нужен усилитель.

  1. Оценить максимальную частоту fm напряжения, которую может измерить АЦП. fm= fд/2, где fд – частота дискретизации АЦП. Например, для измерения напряжения 50 Гц достаточно АЦП с частотой 150 Гц, для измерения напряжения звуковой частоты (< 20 кГц) нужен АЦП с fд  40 кГц.

Следовательно,

Если нужно измерить напряжение сети с гармониками, подойдет любой АЦП;

Если порядка единиц кГц – можно использовать в качестве АЦП звуковую карту компьютера;

Если порядка десятков, сотен, тысяч кГц – нужно обращать внимание на частоту АЦП.

Иначе измеряемая величина будет представлена, но с большой погрешностью. Например, напряжение частотой 100 кГц будет представлено как 50 кГц.

3. Выбрать, что ПК должен делать с результатами измерений: представить действующее или амплитудное значения, записать в таблицу в специальный файл, представлять на дисплее в реальном времени, запоминать в течение какого то времени и т.д..

4. Произвести измерение.

^ 5. ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА ПЕРЕМЕННОГО

АЛГОРИТМ

  1. Ввести смещение из соотношения ;

2. Определить параметры усилителя в качестве нормирующего преобразователя из соображений: значение кванта для UЭ= 5 В и 8-разрядного АЦП uk=5/256=20 мВ. Напряжение шунта 75 мВ, следовательно, нужен усилитель с коэффициентом усиления К  5/0,075  70

Оценить максимальную частоту fm напряжения, которую может измерить АЦП – как при измерении напряжения, см. выше,.

3. Выбрать, что прибор должен делать с результатами измерений: записать в таблицу в специальный файл, представлять на дисплее в реальном времени, запоминать в течение какого то времени и т.д..

4. Произвести измерение.


6^ . ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ

Вариант 1. прибор подключают к двум АЦП, один из которых измеряет ток, другой – напряжение. Алгоритмы изложены выше. Перемножение мгновенных значений производит процессор прибора. Программа определяет, что представлять и в каком виде: мощность активную (усредненное ui), реактивную (переменную составляющую ui ).или полную.

Вариант 2. Ток и напряжение перемножаются элементом Холла. ЭДС на его выходе, пропорциональная мгновенной мощности, измеряется АЦП по алгоритму, изложенному выше.

^ ИЗМЕРЕНИЕ ЭНЕРГИИ

Вариант 1. ПК подключают к двум АЦП, один из которых измеряет ток, другой – напряжение. Алгоритмы изложены выше. Перемножение мгновенных значений и интегрирование по времени производит процессор ПК. Программа определяет, что представлять и в каком виде: энергию активную или реактивную и в каком виде (график, число, стоимость).

Вариант 2. Ток и напряжение перемножаются элементом Холла. ЭДС на его выходе, пропорциональная мгновенной мощности, измеряется АЦП по алгоритму, изложенному выше. Программа определяет, что представлять: энергию активную или реактивную и в каком виде.


^ ИЗМЕРЕНИЯ ПОСРЕДСТВОМ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Схемы



Измеряется падение напряжения от тока ТТ на резисторе RT, а не ток.

Измеряется часть напряжения U2,

в пределах диапазона АЦП (5 В).



ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ (ПО) цифрового прибора.

Структура ПО




Содержание ПО

Драйвер АЦП - программа, подготавливающая работу аналого-цифрового преобразователя. Проводит подключение процессора ПК к порту, к которому присоединен АЦП, подает напряжение питания на АЦП.

Прикладная программа обеспечивает выполнение преобразования, размещение результата в ячейке памяти, с какой скоростью выполнять преобразования, каков способ использования результата (цифровое табло, графическое построение и т.п.).

Программа вывода обеспечивает процедуру вывода результата на экран. Она вызывается предыдущей, прикладной программой.

В результате работы программ осуществляются разновидности представления результатов измерения:



Регистратор длительных процессов. Программа накапливает данные в файле на диске с запоминанием времени, когда они получены. По желанию пользователя они выдаются на экран или принтер.





Цифровой вольтметр. Программа выводит на экран значение напряжения в вольтах, индикация обновляется с частотой дискретизации. Возможен вывод результата в виде шкалы.




^ ТЕМА 12 ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ (ЦИП)

понятия; цифровая индикация, погрешности ЦИП

1. ПОНЯТИЯ

ЦИП – прибор, представляющий значения измеряемой величины в виде числа (а не положения стрелки) автоматически (а не в результате ручного переключения).

Схема


Нормирующий преобразователь и АЦП см. Т10 «компьютерные измерения – устройства».


^ 2. ЦИФРОВАЯ ИНДИКАЦИЯ

Элемент индикации (ЭИ) на твист-эффекте (twist-англ.-скручивать, вертеть)

Назначение ЭИ - терять прозрачность под действием электрического поля.

^ Схема




Принцип действия: при наличии электрического поля на электродах молекулы жидкого кристалла раскручиваются и меняют поляризацию света так, что элемент становится непрозрачным

^ Основные параметры

рабочее напряжение 510 В

контрастность 30100

рабочая температура 050 оС

постоянная времени 20100 мкс


Особенности

1. твист-эффект чисто полевой, ток через кристалл не нужен;

2. необходимо внешнее освещение.


^ 3. НОРМИРОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТЕЙ ЦИП

Для ЦИП аддитивная и мультипликативная составляющие соизмеримы.

Поэтому класс точности ЦИП обозначается с/d. ГОСТ 8401-80 нормирует относительную погрешность: максимально допустимая относительная погрешность




^ ЦИФРОВОЙ РЕГИСТРАТОР ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ "РЭС"

Назначение: сбор, первичная обработкиа и архивирование эксплуатационно-технологических параметров штатных и аварийных процессов в оборудовании электрических станций и потребителей электрической энергии. Применяется для испытаний электротехнического оборудования (электроприводов, выключателей, трансформаторов, электрических машин и др.).




Основные функции РЭС

  • Регистрация измерительной информации о значениях фазных токов и фазных напряжений, в том числе в предаварийном и аварийном режимах с отметкой времени события.

  • Регистрация дискретных сигналов релейной защиты и автоматики (РЗА).

  • Обработка информации в реальном времени, формирование архивов и их энергонезависимое хранение.

  • Вывод информации на дисплей и принтер с отметкой времени события.

  • Передача информации в центр обработки (управления) через внешние интерфейсы.

^ Основные технические характеристики РЭС-3

Количество каналов 16-64

Частота дискретизации для каждого канала: - 16 каналов до 12 кГц (240 тчк/пер)

- 32 канала до 6 кГц (120 тчк/пер)

- 64 канала до 3 кГц (60 тчк/пер)

Разрядность АЦП 16

Основная приведенная погрешность регистрации аналоговых сигналов 0,4%

Время регистрации аварийного режима до 1 ч

Время регистрации предаварийного режима 0,1..90 с

Максимальный регистрируемый ток 250 А

Максимальное регистрируемое напряжение 500 В

Габаритные размеры блока электроники 196х170х287 мм

Габаритные размеры блока клеммного соединителя 500х200х120 мм.

^ Устройство и принцип работы:

РЭС-3 состоит из блока электроники и блоков клеммных соединителей.

В блоке клеммных соединителей устанавливаются модули нормализации входного аналогового сигнала и платы гальванической развязки сигналов.

Блок электроники обеспечивает преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму и дальнейшую обработку в соответствии с заложенной программой.

Частота дискретизации регистрируемых сигналов задается пользователем. Предельное значение этого параметра обратно пропорционально количеству используемых аналоговых каналов. Для регистратора с 16 аналоговыми каналами частота дискретизации составляет до 12 кГц (240 точек на период частоты 50 Гц).

Запуск РЭС-3 для регистрации аварийного режима производится автоматически. Уставки задаются пользователем по любому каналу или комбинации каналов из программы диспетчера и сохраняются при отключении прибора.

Постоянная запись аварийного режима в память прибора позволяет регистрировать любую длительность предаварийного состояния вплоть до всей длительности аварии.

Информация об авариях хранится в накопителе на жестком магнитном диске или на Flash-диске. Для связи с диспетчерским компьютером применяется интерфейс Ethernet, который обеспечивает скорость обмена 10 Мбит/сек по коаксиальному кабелю (или витой паре) на расстояние 185 м без применения повторителей.

Дата и время каждой аварии фиксируется с помощью встроенных в процессор часов. При аварии производится сигнализация диспетчеру.

^ Программное обеспечение РЭС-3:

Программные средства РЭС-3 состоят из программы осциллографа, функционирующей в РЭС-3 и диспетчерской программы SignW, устанавливаемой на компьютере диспетчера.

Программа осциллографа обеспечивает:

  • работу осциллографа в режиме реального времени;

  • обработку уставок по каналам;

  • запись предаварийного и аварийного состояния;

  • передачу записи зафиксированного события на диспетчерский компьютер;

  • прием команд и уставок от диспетчера.

Программа диспетчера SignW обеспечивает:

  • диалог с оператором в окне Windows;

  • дистанционную установку параметров осциллографа, т.е. уставок срабатывания, длительностей регистрируемых процессов, имен каналов и т.д.;

  • прием записей текущих состояний каналов и аварий;

  • архивирование и просмотр процессов в виде файлов;

  • графическое изображение осциллограмм процессов и возможность их обработки оператором;

  • вывод амплитуды действующего значения, частоты измеряемого входного аналогового сигнала, сдвига фаз между каналами в точке просмотра;

  • расчет расстояния до места повреждения при аварии;

  • распечатку на принтере выбранных оператором каналов и времен в устанавливаемом масштабе и с указанием действующих значений в выбранных точках;

  • построение векторных диаграмм и др.



^

ОДНОФАЗНЫЙ СЧЕТЧИК


Измерение и учет электроэнергии в бытовом и производственном секторах.
— Класс точности: 1,0; 2,0
— Номинальное напряжение: 220В
— Номинальный ток: 5А; 10А
— Число тарифов: 1; 2
— Телеметрический канал
^ Технические характеристики

Класс точности* 1,0; 2,0

Число тарифов 1; 2**

Частота измерительной сети, (Гц) 50±2,5

Номинальное напряжение, (В) 220

Номинальная сила тока*, (А) 5; 10

Максимальная сила тока*, (А) 50

Порог чувствительности (мА) 25

Полная потребляемая мощность параллельной цепи, (В • А) не более 6

Полная потребляемая мощность последовательной цепи, (В • А) не более 0,5

Передаточное число импульсного телеметрического выхода*, (имп./кВт • ч) 1000; 20000

Габаритные размеры, (мм) 102x175x66,5

Масса, не более, (кг) 1,0.

^ ОСЦИЛЛОГРАФ НА ОСНОВЕ ПК

Назначение. Устройство на основе компьютера ОЗЦС-01 предназначено для мониторинга (наблюдения), измерения временных и амплитудных параметров, регистрации как случайных (однократных), так и периодических сигналов.

В качестве ПЭВМ используется IBM PC/AT/ATX-совместимый компьютер. Процессор ПЭВМ типа Intel 486 или выше. Объем оперативной ПЭВМ памяти не менее 32Мб. Опер

ационная система ПЭВМ - Windows 95 или выше.

Прибор предназначен для электро- и радиоизмерений в различных областях науки и техники при проведении исследовательских испытательных работ в лабораторных и производственных условиях.

Прибор обеспечивает визуальное наблюдение, запоминание в цифровой форме и измерение амплитудно-временных параметров двух:

  • Периодических электрических сигналов 4 мВ  50 В и полосе частот от 0,1 до 50 МГц;

  • Непериодических электрических сигналов, в том числе однократных импульсов.

^ Устройство и работа прибора

Сигнал подается на входы каналов платы АЦП. Она осуществляет преобразование входного аналогового сигнала в цифровую форму, удобную для его дальнейшей обработки ПК при помощи специальной программы.

Обмен данными аналого-цифрового преобразования между ПЭВМ и платой АЦП осуществляется через интерфейс ISA-16 ПК.

ПЭВМ при помощи программы осуществляет обработку поступающих от АЦП данных аналого-цифрового преобразования и управление АЦП.

Программа ПК эмулирует на экране монитора ПЭВМ лицевую панель прибора, как показано на рисунке.

Лицевая панель имеет необходимые органы управления прибором, экран и индикаторы для вывода результатов аналого-цифрового преобразования. Управление органами управления прибора осуществляется при помощи "мыши" ПК.


^ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

ТЕМА 13 ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНЫХ ВЕЛИЧИН

понятия; измерение магнитного потока; магнитной индукции

характеристик магнитных материалов

1. ПОНЯТИЯ

^ Поле - область пространства, в которой можно обнаружить силу.

Магнитное поле - поле, в котором сила обусловлена электрическим током

Магнитная индукция - количественная характеристика магнитного поля в бесконечно малом объеме (настолько малом, что оно может считаться одинаковым во всех точках). Обозначается B , измеряется в Т (тесла) [Bc/м2]

Магнитный поток (МП) -количественная характеристика магнитного поля в объеме, имеющем конечные геометрические размеры. Обозначается Ф, измеряется Вб (вебер) [Bc]

Напряженность МП - количественная характеристика источника магнитного поля. Обозначается Н, измеряется в А/м. Н=В/0r .

0, r -абсолютная и относительная магнитные проницаемости.

0 измеряется в Гн/м (Генри на метр) [Вс/Aм]


^ 2. ИЗМЕРЕНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

2.1. Измерительная катушка (ИК)

Назначение - измерение магнитного потока

Схема

Принцип действия

изменение МП вызывает ЭДС , по значению которой определяется значение МП.

Математическая модель


2.2. Измерение синусоидального МП


Принцип измерения

МП индуктирует в ИК ЭДС, действующее значение которой измеряется вольтметром переменного тока.

Математическая модель

при Ф = Фm sin 2ft, Фm=0,225Е/wf
^

2.3. Измерение постоянного МП


Производится прибором , измеряющим количество электричества- баллистическим гальванометром (G), у которогo max=Sq,

max -наибольшее отклонение указателя, дел.;

S - чувствительность, дел/Ac;

q - количество электричества, Ас

Схема измерения

Принцип измерения

ИК выносится из МП или вносится в него, при этом индуктируется импульс тока, который интегрируется G.

Математическая модель


^

R - сопротивление измерительной цепи;


t -время в течение которого выносится ИК.

Особенность

1.Перед каждым измерением необходима проверка постоянной баллистического гальванометра эталоном, поэтому измерение возможно только в лабораторных условиях.

2. Высокая точность: определяет поток с погрешностью 0,5 - 1%

2.4. Измерение периодического несинусоидального МП

Схема

Принцип действия

конденсатор интегрирует ток, создаваемый ЭДС, возникающей из-за изменения МП, поэтому напряжение на конденсаторе пропорционально МП.

Математическая модель
^

Особенности

1. Так измеряются мгновенные значения МП, V - осциллограф;


2.Отностительная погрешность Т/RC,

где Т- период изменения МП, с.

3. ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКЦИИ

3.1. ИК : В=Ф/s; s - площадь ИК, м2.

3.2. Элементом Холла
^
Схема
Принцип действия

на электроны тока I в магнитном поле с индукцией В действует сила, отклоняющая их перпендикулярно току, в результате возникает ЭДС

Е  ВI

Математическая модель

В=kE, k=k(d, Rh, I)

Rh - постоянная Холла. d – толщина элемента Холла

Особенность

  1. 1. Необходим источник стабильного тока;

  2. 2.Погрешность измерения 1.5 - 2,5%.


^ 3.3. Ядерно-магнитным резонансом (ЯМР).

Понятие ЯМР

Ядра атомов некоторых веществ обладают собственным магнитным моментом Под действием внешнего магнитного поля магнитный момент совершает прецессию

РЕЦЕССИЯ (от praecessio — движение впереди), движение оси вращения твердого тела, в частности гироскопа, при котором она описывает круговую коническую поверхность.)

Частота прецессии , где /2 - постоянная для данного вещества, В – индукция внешнего поля.

Следовательно, измерив частоту прецессии f, можно определить значение индукции магнитного поля B.

Частота прецессии определяется как частота, при которой еще одно внешнее магнитное поле (переменное) вступает в резонанс с прецессией.





^ Схема прибора




Принцип действия

Магнитный поток, индукция которого измеряется, создает прецессию магнитного момента ядер рабочего вещества.

ГВЧ создает в веществе ампулы магнитный поток с варьируемой частотой, близкой частоте прецессии.

При совпадения частот прецессии и ГВЧ наступает резонанс резко увеличивается амплитуда прецессии. Это сопровождается увеличением поглощения ядрами рабочего вещества энергии высокочастотного магнитного поля изменением тока через катушку, по которому и определяется момент наступления резонанса. Резонансная частота фиксируется, по ней определяется значение индукции.


^ 4. ИЗМЕРЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Назначение определить максимальную индукцию, магнитную проницаемость и активные потери в образце магнитного материала.
Схема

^ Принцип действия

значение напряженности магнитного поля задается током обмотки w1, значение магнитного потока определяется по показанию V, W показывает значение магнитных потерь в образце.

^ Математическая модель

Hm, Bm – максимальные напряженность и индукция магнитного поля,

lср –длина средней линии образца.

Особенность – ваттметр должен быть малокосинусным (cos= 0,10,2)


^ ТЕМА 14 ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ (ПП)

резистивные, индуктивные трансформаторные, индукционные, струнный

Назначение ПП- давать на выходе электрическую величину (ток, напряжение), зависящую от механической величины - длины.




^ 1. РЕЗИСТИВНЫЕ ПП

Реостатный

Принцип действия

падение напряжения на резисторе пропорционально его длине

Математическая модель

lх=lнUх /Uн

погрешность Rн/Rv

Тензопреобразователь





Принцип действия

при удлинении проводника его сечение уменьшается,, сопротивление увеличивается, по изменению сопротивления судят об изменении длины.

Математическая модель

Особенность - чувствительны к изменению температуры.


2. ИНДУКТИВНЫЕ ПП

Cхема
^
Принцип действия

изменение положения якоря изменяет индуктивность и, соответственно, индуктивное сопротивление обмотки.

Математическая модель

L  w20S/d,

где S и d- площадь и толщина воздушного зазора,

xL =2fLS/d

Особенность - существенно нелинейная зависимость индуктивного сопротивления от зазора, что очень неудобно.


Характеристика

Поэтому: Вариант индуктивного

^ Принцип действия

при изменении положения якоря один зазор увеличивается, другой уменьшается, так же изменяются индуктивные сопротивления. Схема измерения реагирует на разницу.


Математическая модель

xL d в пределах d=(0,30,4)d0


^ 3. ТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ПП

Схема


Принцип действия

МП, созданный w1, индуктирует в w2 ЭДС, которая измеряется. Значение МП, следовательно, ЭДС, зависит от воздушного зазора.
^

Математическая модель


v S/d, где S и d- площадь и толщина воздушного зазора

Характеристики имеют такой же вид, что и индуктивных преобразователей.

Особенность легко согласуются с измерительным прибором и источником питания путем подбора витков.

ВНИМАНИЕ!


Преобразователи следует поверять

для получения корректных метрологических характеристик

(погрешности, доверительного интервала).


^ 4. ИНДУКЦИОННЫЕ ПП

Схема

Математическая модель

аналоговая  =k0T/2 edt, k=k(Ф, w)

цифровая  = n ,

n - количество импульсов,

 = /2 -погрешность абсолютная.

^ Принцип действия

при движении постоянного магнита в проводнике индуктируется ЭДС, с амплитудой и частотой, пропорциональными скорости. О перемещении судят по интегралу от скорости.


5^ . СТРУННЫЙ ПП

Схема

Принцип действия

частота собственных колебаний струны (КС) зависит от от l. Один электромагнит возбуждает КС импульсами, другой преобразует КС в колебания тока. По частоте судят о l.

^ Математическая модель

f0=0,5l /сml,

где m- масса струны,

c-коэффициент, зависящий от упругости струны ;


Особенности

1.Высокая точность (0,1 0,2%)

  1. Высокая надежность;

3. Легко согласуется с цифровыми приборами.


^ ТЕМА 15 ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН (СИЛ И ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ)

измерение силы; момента; ускорения; скорости; перемещения

ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ

1.1. Тензодатчиком (ТД):

Схема идеи: F  l  R  U

Принцип

сила F деформирует стальную деталь (l), вместе с ней растягивается (сжимается) ТД, изменяется его сопротивление

(lR), появляется напряжение на выходе моста (RU).
^

Математическая модель




 - механическое напряжение в месте нахождения ТД, Н/м2;

Е - модуль упругости материала детали, Н/м2, для стали Е=21011;

2 - относительная чувствительность тензопреобразователя (см. тему 11).

R, R - сопротивление ТД и его изменение , Ом.

Наибольшая чувствительность моста, когда R1=R2, R3=R4, тогда напряжение на выходе моста

Uи=0,5UR1/R1 ,

если у приращений сопротивлений ТД при работе разные знаки.

Если все R - ТД, то U и=UR1/R1.
^

Измерение силы струнным датчиком


Схема

Принцип
генератор импульсами заставляет струну колебаться, частотомер измеряет частоту свободных колебаний струны, которая зависит от силы.

Математическая модель см. тему предыдущую


^ ИЗМЕРЕНИЕ МОМЕНТА СИЛ

Схема

Принцип

момент ротора равен моменту статора, а тот пропорционален разнице сил на опорах. Измеряя силы, можно измерить момент.


Математическая модель

M=(F1-F2)l/2,

где F1,F2 -силы на опорах


^ 2. ИЗМЕРЕНИЕ УСКОРЕНИЯ

Принцип

измеряется сила, с которой известная масса действует на датчик при ускорении

Математическая модель

a=F/m


^ 3. ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ

3.1.Электрической машиной, работающей в режиме генератора.

    1. Интегрированием ускорения v=adt



3.3. Дифференцированием перемещения v=ds/dt,

где s- длина перемещения

^ 4. ИЗМЕРЕНИЕ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

1.Непосредственно датчиком перемещений.

2.Интегрированием скорости или ускорения: s=vdt , s=adt.




ВНИМАНИЕ!


интегрирование дает результат с меньшей дисперсией, чем прямое измерение или дифференцирование.


^ ТЕМА 16 ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И СВЕТА

термопара; термосопротивление; пирометр; фотодиод

  1. ^ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ТЕРМОПАРА)

Назначение преобразование температуры в электрическую величину (ЭДС, ток)

Принцип действия разница температур между спаями разных материалов вызывает электродвижущую силу, называемую «термоЭДС»

^ Математическая модель

E=k(t1-t0), k4710-5В/K

E - термоЭДС, В; t1, t0 -температуры рабочего и нерабочего спаев, оС, К.

Схема



Характеристики



Особенности

1.основной источник погрешности - температура нерабочего спая.

  1. избегайте промежуточных спаев

^ 2. ТЕРМОСОПРОТИВЛЕНИЯ (Т)

Понятие Т-проводник, зависимость сопротивления которого от температуры используется для измерения температуры.

Полупроводниковые Т - смесь окислов различных металлов, спеченная при высокой температуре.

^ Принцип действия

при повышении температуры сопротивление

проводника - увеличивается, полупроводника – уменьшается. По изменению сопротивления можно определить температуру.
^
Математическая модель

для медного Т (проволоки) Rt=R0[1+0(t-t0)],

где t, t0 - температуры измеряемая и начальная, К, оС;

R, R0 - сопротивления при t, t0, Ом;

0- температурный коэффициент, 1/K.

Для меди 0= 410-3, для полупроводникового Т RT=AeB/T,

где А, В - постоянные,

Т- температура в К (от абсолютного 0).

Схема
^
Математическая модель

для медного Т (проволоки)

Rt=R0[1+0(t-t0)],

где t, t0 - температуры измеряемая

и начальная, К, оС;

R, R0 - сопротивления при t, t0, Ом;

0- температурный коэффициент, 1/K. Для меди 0= 410-3


для полупроводникового Т

RT=AeB/T,

где А, В - постоянные,

Т- температура в К (от абсолютного 0).

Характеристики



  1. ПИРОМЕТР
^

Назначение - измерение температуры тела без непосредственного контакта с ним

Схема


Принцип действия

Поток тепла от поверхности, температура которой измеряется, нагревает термочувствительный элемент (ТЭ) (см.1, 2), преобразующий тепло в ЭДС. По значению ЭДС судят о температуре поверхности.

Иллюстрация

Особенность


количество тепла, попадающего на ТЭ, не зависит от расстояния до него:

Q  S/d, S dQ инвариантно d



  1. ^ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

И ТЕМПЕРАТУРЫ

Понятие Магнитная и электрическая проводимости материалов (особенно ферромагнитных) зависят от механического напряжения и температуры, поэтому их значения можно получить, измерив и изложенным выше способом (т.10, п.4) и установив их зависимость от температуры и механической нагрузки.

^ Схема.

Принцип действия

По показаниям A и V определяется , по показаниям W и А определяется (с учетом геометрических размеров и чисел витков). Значения проницаемостей ( и ) содержат информацию о механической напряженности, температуре, структуре материала, толщине образца. Выделить эту информацию можно либо математическими преобразованиями, либо тарировкой.

^ Математическая модель

= (, Т),  = (, )  - механическое напряжение, Н/м2,

= (, Т) Т = Т (, ) Т – температура, К.


Особенности 1. Широкие возможности: одним методом можно определять механическое напряжение, температуру, кристаллическую структуру, толщину.

2. Необходимость в мощном математическом аппарате для выделения необходимой инфармации из измеренных значений.


^ 5. ИЗМЕРЕНИЕ СВЕТА

ФОТОДИОД режим генераторный

Схема структурная электрическая





Назначение - быть источником тока, зависящего от потока света.

^ Принцип действия. Кванты света создают в полупроводнике носители заряда, которые под действием поля потенциального барьера образуют ток через нагрузку R.

Характеристики

световая вольтамперная




^ РЕЖИМ ФОТОДИОДНЫЙ

Схема структурная - та же, что для генераторного режима

Схема

электрическая


Назначение - быть резистором, сопротивление которого зависит от потока света.

^ Принцип действия - тот же, что при генераторном режиме. Приложенное в обратном направлении напряжение Е только увеличивает потенциальный барьер

p-n перехода.

Характеристики - те же, что при генераторном режиме.

Особенность - ток не зависит от приложенного напряжения, только от потока света.


ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ (ИС)
^

Понятие: ИС – устройство для измерения, обработки и представления совокупности величин.


ТЕМА 17 ТЕЛЕИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ (ТИС)

понятие; токовые; частотные; время-импульсные; цифровые

1. ПОНЯТИЕ

ТИС – это ИС, представляющая информацию об объекте с применением специального средства для ее передачи.

Назначение – представлять информацию об объекте, непосредственное нахождение возле которого невозможно.

Например: атомная ЭС – из-за опасности радиации, ЭСиС – из-за разбросанности объектов измерения.

2. ТОКОВЫЕ ТИС (ТТИС)

Понятие


ТТИС –ТИС, у которых средством для передачи измерительной информации является ток 15 мА.
^
Схема Принцип действия

К поочередно подключают к КС измеряемую величину и соответствующее измерительное устройство. По КС проходит ток, пропорциональный значению измеряемой величины (в диапазоне 05 мА). ЗУ сохраняют измеренное значение в течение цикла коммутации.
^

Особенности ТТИС 1. надежны, 2. помехоустойчивы, 3. дальность действия – 710 км.





В качестве приемника информации возможна ЭВМ, запоминающая и обрабатывающая измеренные значения по заданному алгоритму


^ 3. ЧАСТОТНЫЕ ТИС

Принцип действия

Измеряемая величина преобразуется в синусоидальный ток или импульсы постоянного тока, частота которых пропорциональна значению величины. Передача их по КС происходит одновременно. Фильтры приемника выделяют диапазоны частот каждой величины, затем частота каждого диапазона преобразуется в сигнал, измеряемый прибором.

Математическая модель

fxi =fi min+ kxi

fxi – частота сигнала, передаваемого по каналу связи от преобразователя i – ой величины,

fi minчастота при xi = 0

xi значение i - ой величины.

Особенности


  1. возможна передача измерительной информации на сотни километров;

  2. при передаче по проводам количество измеряемых величин должно быть  18 – из-за взаимных помех от соседних по частоте величин.

  3. ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНАЯ ТИС

Схема
^

Принцип действия


Измеряемая величина преобразовывается в длительность импульсов, пропорциональную ее значению, и поочередно подключаются К к КС. Импульсы каждой величины имеют код (различаются периодом или амплитудой, или еще чем-то). КП подключает КС к каждому измерительному прибору в соответствии с кодом.

^ Математическая модель xi =i min+ kxi

xi –длительность импульсов, передаваемых по каналу связи от преобразователя i – ой величины,

i min длительность импульсов при xi = 0

xi - значение i – ой величины.

Особенности


Дальность времяимпульсной ТИС с радиоканалом тысячи км.


  1. ^ ЦИФРОВЫЕ ТИС

Понятие: ЦТИС – это ТИС, в которых значения величин передаются в виде числа в двоичном коде.

Схема передающей части Иллюстрация: коды значений величин в КС




^

Принцип действия


К поочередно подключает измеряемые величины к АЦП, тот преобразует их в совокупность импульсов, где записано значение величины в двоичном коде. Эта совокупность передается в КС.

Кроме того, при каждом цикле К в КС подается синхроимульс.

Схема приемной части Вариант (более современный):



КС

^

Принцип действия


синхроимпульс приводит РК в исходное положение, затем РК поочередно подключает КС к каналам величин. Затем – индикация или запоминание значений величин или обработка их ЭВМ.

^ ТЕМА 18 ЛОКАЛЬНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ

автоматического контроля; технической диагностики;

измерительно-вычислительные комплексы

1. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ (САК)

    1. Понятие

САК – совокупность элементов, вырабатывающих и представляющих информацию об исправности или неисправности объекта контроля.


1.2. САК одного параметра

Назначение – определить и показать допустимо или недопустимо значение контролируемой величины
Принцип действия

контролируемый параметр измеряется, преобразуется в унифицированный сигнал (например, напряжение в диапазоне 010 В) и сравнивается с допустимым значением (значением нормы). Результат сравнения представляется индикатором (светом, цветом, звуком).


1.3. САК многих параметров

Назначение – определять и показывать допустимость одновременно нескольких параметров объекта.

Схема

Принцип действия – тот же, что и одного параметра. Общим может быть устройство задания значений нормы.

^

УС – устройство сравнения


УИ – устройство индикации




1.4. САК с дискретным контролем

Назначение – сократить количество элементов САК

Схема Принцип действия

Коммутаторы К поочередно подключают значение контролируемого параметра и соответствующее ему значение нормы к УС. УИ представляет результат сравнения.

^

Особенность дискретных САК


Длительность цикла К должна быть увязана с динамическими свойствами объекта, иначе авария может произойти за отрезок времени между моментами контроля

2. СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ (СТД)

2.1. Диагностирующие СТД
^

Назначение Обнаружение неисправности узла или элемента

Схема идеи диагностики

Принцип действия: реакция ОД на СС сравнивается со значением нормы (тем, которое должно быть при исправном ОД). УИ представляет результат сравнения.



^ Схема СТД диагностирующего

ГСС – генератор стимулирующих сигналов (СС), например, напряжений;

Пспреобразователь СС, например, 10 В в 100 В, необходимые для проверки сопротивления резистора;

Пр – преобразователь реакции ОД, например, тока 10 А через резистор в напряжение 010 В для входа в УС;

Кс, Кр – коммутаторы,

УС, УИ – устройства сравнения и индикации.
^

Принцип действия


Кд поочередно подключает СС к различным элементам ОД, Кр подключает реакцию этого

элемента к УС, результат сравнения («исправно» – «неисправно») представляется УИ.

^ 3. ДИАГНОСТИКА СПЕКТРАЛЬНЫМ (ГАРМОНИЧЕСКИМ) АНАЛИЗОМ (СА)

Понятие СА – представление периодической зависимости в виде спектра – совокупности гармоник. То же – разложение в ряд Фурье. То же - разложение в гармонический ряд.

Иллюстрация


50 Гц


=

=

t



В диагностике эту совокупность еще называют «спектральным портретом»

Сравнение спектрального портрета объекта, работающего ненормально со спектральным портретом, соответствующим нормальной работе, дает информацию о неисправном элементе.

Например


Принцип действия

Напряжение, ток, вибрация диагностируемого объекта раскладываются на гармоники, получается спектральный портрет. Он сравнивается со спектральным портретом нормально работающего объекта. Если совпадает – исправен, если не совпадает – по различиям судят о причине неисправности.


2. ПРОГНОЗИРУЮЩИЕ СТД

Назначение - предсказывать время выхода из строя элементов ОД.
^

2.1. Схема идеи прогнозирования


х – значение нагрузки (например, I через обмотку или to изоляции);

Ресурс –вероятное время безотказной работы ОД с нагрузкой х .


^

Схема СТД прогнозирующей


х1хi - нагрузки на ОД (I, U, мех.);

ИП1  ИП i - измерительные преобразователи;

р1  р i - значения ресурсов по каждому виду нагрузки.
^

Принцип действия


ИП измеряет значения нагрузок и унифицирует (преобразует к одному диапазону одной величины, например, 110 В напряжения) и передает в процессор (П). Туда же вводятся значения р.

П производит математические операции (интегрирование, вычитание и т.п.) и представляет оставшееся время безотказной работы.


48,21,46,23,44,25,42,27,40,29,38,31,36,33


22,47,24,45,26,43,28,41,30,39,32,37,34,35






Регистрация





U

Индикация

(дисплей)





Обработка резуль-

татов измерения




U/n

Регистрация

(запоминание)









Скачать файл (1287 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации