Введение в метрологию. Измерения и их классификация. Погрешности измерений. Информационно-измерительные системы, страница 13

Вариант, показанный на рисунке 1.2 б, предусматривает включение нормирующих усилителей между первичными преобразователями и коммутатором. В этом случае облегчаются требования к коммутатору, и обеспечивается возможность одновременного измерения различных физических величин с помощью разнообразных датчиков, но не сокращается по сравнению с многоканальной системой число усилителей. Второй вариант (рис. 1.2 в) наиболее экономичен по аппаратным средствам и поэтому обычно реализуется в системах, осуществляющих одновременное измерение однотипных параметров с помощью идентичных первичных преобразователей.

Применение временного уплотнения каналов в многоточечных системах предъявляет определенные требования к быстродействию коммутатора. Эти требования определяются характером исследуемых процессов, допустимой погрешностью измерений и способом управления коммутатором. При этом следует учесть, что частота опроса каждого канала должна быть не меньше удвоенного значения максимальной частоты, содержащейся в спектре выходного сигнала первичного преобразователя.

Какой бы высококачественной ни была измерительная система, всегда будет иметь место некоторая разница между показаниями приборов и значением физической величины – речь идет о погрешности средств измерения (инструментальной погрешности). По характеру инструментальные погрешности могут быть статическими и динамическими.

Статическая погрешность, в свою очередь, делится на основную и дополнительную. Основная погрешность характеризует работу измерительной системы в  нормальных условиях, а дополнительная связана с отклонением от условий, оговоренных производителем измерительной аппаратуры.

Динамическая инструментальная погрешность обусловлена амплитудными и фазовыми искажениями сигналов в измерительных приборах.

Многоканальные регистраторы. Как уже отмечалось выше, в многоканальных информационно-измерительных системах в качестве многоканальных регистрирующих приборов используют светолучевые (шлейфовые) осциллографы и магнитографы.

Светолучевые осциллографы

Светолучевые осциллографы предназначены для записи формы электрических сигналов на фотобумагу с помощью световых лучей.  Основным узлом каждого регистрирующего канала (см. рис. 1.4) является зеркальце, закрепленное на подвижной проволочной рамке, которая в свою очередь помещается между полюсами магнита.

Рис. 1.4.  Устройство шлейфового осциллографа.

При подаче на вход регистрирующего прибора электрического сигнала в рамке начинает протекать электрический ток. В соответствии с законом Ампера, на отрезки проводника АВ и CD, будут действовать одинаковые по модулю и противоположные по направлению силы. Направление действия сил будет определяться известным из физики «правилом левой руки» (см. рис. 1.5). В результате на рамку с током со стороны магнитного поля станет действовать поворачивающий момент М. В случае симметричной рамки величина этого момента будет определяться по формуле:

,                                1.27

где   Δl – длина участка AB (CD);

r   – ширина рамки;

υ   – угол поворота рамки.

Угловое положение зеркальца в каждый момент времени будет соответствовать состоянию равновесия между поворачивающим моментом M  и моментом сил, действующих на рамку со стороны пружин, на которых она подвешена.

При поворотах зеркальца отраженный от него луч света будет оставлять на движущейся с определенной скоростью фоточувствительной бумаге след, соответствующий форме входного сигнала. При необходимости на этой же ленте дополнительным световым лучом через равные отрезки времени наносятся метки.

Достоинством светолучевых осциллографов является максимальная наглядность зарегистрированной информации, но при этом приходится сталкиваться с определенными неудобствами при переводе ее в числовой вид.