Основы теоретической метрологии. Методы и средства измерения линейных размеров и углов. Методы и средства измерения отклонений формы и шероховатости поверхности. Методы и средства неразрушающего контроля, страница 45

Другой разновидностью автоматических мостов является автоматические регистрирующие приборы с дифференциально-трансформаторными преобразователями. Основными узлами измерительной схемы этих приборов (рис. 3) являются дифференциально-трансформаторный преобразователь ДТП, компенсационный дифференциально-трансформаторный преобразователь КДТ, усилитель У, реверсивный двигатель, расчетное устройство ОУ. ДТП и КДТ по устройству аналогичны. Их вторичные обмотки включены последовательно и встречно. Плунжер ДТП имеет возможность под действием какой-либо механической величины перемещаться вдоль оси катушек. На выходе ДТП возникает сигнал U _X, пропорциональный перемещению х. КДТ образует компенсирующее напряжение U _К. Разность DU = U_X –U_R усиливается усилителем У и подается на реверсивный двигатель РД. Поворот вала РД вызывает перемещение плунжера КДТ и изменяет U _К до достижения U_Х= U_К. При равновесии угол поворота a вала реверсивного двигателя отображает величину U _Х , а следовательно, является функцией измеряемого перемещения х: a = f(x).

Рис 3. Схема автоматического регистрирующего прибора с дифференциальной трансформаторной схемой

На основе этой схемы строятся серийно выпускаемые автоматические самопишущие приборы типов КСД, используемые для регистрации изменения давления, уровня и расхода жидкости и т. д.

6.5.  Цифровые приборы

 Цифровым измерительным прибором (ЦИП) называется СИ, автоматически вырабатывающее дискретные сигналы измерительной информации, показания которого представлены в цифровой форме. Обобщенная структурная схема ЦИП показана на рис. 1. Она содержит входной аналоговый преобразователь  ВАП, аналого-цифровой преобразователь АЦП, образцовую меру М, цифровое отсчетное устройство ЦОУ, устройство управления УУ.

Рис 1. Обобщенная структурная схема ЦУП

ВАП преобразует входную величину x(t) в функционально с ней связанную аналоговую величину y(t), более удобную для преобразования в цифровой код. В качестве ВАП используются усилители, масштабные преобразователи и т. п. АЦП выполняет операции дискретизации, квантования аналоговой величины, сравнения ее с мерой и кодирования результатов. При этом на выходе вырабатывается дискретный сигнал ДС, который преобразуется в ЦОУ в цифровой отсчет N.

Дискретизация есть процесс получения отсчетов измеряемой величины в определенные дискретные моменты времени. Непрерывная величина заменяется последовательностью отсчетов, взятых в некоторые моменты времени. Промежутки между двумя соседними моментами времени называют шагом дискретизации, который может быть постоянным или переменным.

Квантование - это преобразование непрерывной величины в квантованную путем замены ее мгновенных значений ближайшими квантованными значениями. Иначе говоря, процесс квантования сводится к округлению значений дискретного сигнала до ближайших квантованных значений - уровней квантования. Эти уровни квантования образуются по определенному закону с помощью мер. Разность между двумя уровнями квантования называют шагом квантования.

Процессы дискретизации и квантования всегда ведут к появлению погрешностей, носящих методический характер, а по характеру проявления относящихся к случайным. При выборе уровня квантования на середине шага квантования максимальная абсолютная погрешность равна половине шага, а дисперсия погрешности квантования , поскольку погрешность квантования имеет равномерную плотность распределения.

Цифровое кодирование - это операция представления числового значения величины цифровым кодом, чаще всего двоично-десятичным 8421.

ЦОУ состоит из дешифраторов и цифровых индикаторов. Обычно в ЦОУ применяются дешифраторы для преобразования двоично-десятичного кода в десятичный параллельный код, управляющий знаковыми индикаторами. УУ реализует необходимый алгоритм измерений.