Загальні відомості про склад вимірювальних систем.

Первинні вимірювальні пристрої, вторинні вимірювальні прилади

Лекція № 9

 

1 Загальні відомості про склад вимірювальних систем.

2 Первинні вимірювальні пристрої.

3 Вторинні вимірювальні прилади.

Вимірювальні системи призначені для виконання автоматичного контролю технологічних параметрів без участі людини. До складу вимірювальної системи входять первинні вимірювальні пристрої (вимірювальні перетворювачі) та вторинні вимірювальні прилади. Під первинним вимірювальним пристроєм (первинним приладом) розуміють засіб вимірювань, до якого підведена вимірювальна величина. Проміжним вимірювальним пристроєм (проміжним приладом) називають засіб вимірювань, до якого підведений вихідний сигнал первинного перетворювача (наприклад, перепад тиску, що створюється звужуючим пристроєм). Первинні і проміжні прилади, забезпечені передавальними перетворювачами, можуть бути виконані з відліковими пристроями або без них.

Вторинними вимірювальними пристроями (вторинними приладами) називають засоби вимірювань, які призначені для роботи в комплекті з первинними або проміжними приладами, а також з деякими видами первинних і проміжних перетворювачів.

Окрім розглянутих засобів вимірювань застосовуються складніші вимірювальні пристрої автоматичної дії - так звані вимірювальні інформаційні системи. Під такими системами розуміються пристрої з автоматичним багатоканальним (у багатьох крапках) вимірюванням, а в деяких випадках і обробкою інформації по деякому заданому алгоритму.

Слід зазначити, що однією з важливих ознак нових розробок засобів вимірювань і елементів для пристроїв автоматизації (автоматичного контролю, регулювання і управління) є уніфікація вихідних і вхідних сигналів перетворювачів, пер¬вічних, проміжних і вторинних приладів. Уніфікація вихідних і вхідних сигналів забезпечує взаємозамінюваність засобів вимірювань, дозволяє скоротити різновид вторинних вимірювальних пристроїв. Крім того, уніфіковані прилади і елементи істотно підвищують надійність дії пристроїв автоматизації і відкривають широкі перспективи застосування інформаційно-обчислювальних машин.

2 Первинні вимірювальні пристрої.

Вимірювальний прилад конструктивно найчастіше розділяють на три самостійні вузли: датчик, вимірювальний пристрій і покажчик (або реєстратор), які можуть розміщуватися окремо один від одного і з'єднуватися між собою кабелем або іншою лінією зв'язку.

Датчик приладу для вимірювання тією або іншою вели чини є конструктивною сукупністю декількох вимірювальних перетворювачів, що розміщуються безпосередньо у об'єкту вимірювання.

Вимоги і експлуатаційні умови на об'єкті вимірювання зазвичай жорсткіші (підвищена температура, вібрації, недолік місця), ніж в місці відліку або реєстрації. Тому безпосередньо в точку простору, де необхідно провести вимірювання, поміщається мінімум вимірювальних перетворювачів, які можуть сприйняти інформацію про значення величини і перетворити її у вигляд, придатний для передачі на відстань.

Використовуючи дистанційну передачу, решту частини вимірювальної апаратури (вимірювальні ланцюги, підсилювач, джерела живлення і т. д.), званої зазвичай вимірювальним пристроєм, виконують у вигляді самостійного конструктивного вузла, який може бути розміщений в сприятливіших умовах. Вимоги до останньої частини вимірювального приладу, т. ч, до його покажчика (реєстраторові), відрізняються від вказаних вище і визначаються зручністю використання отриманої інформації.

У САК датчик називають первинним приладом. Він з'єднується лінією зв'язку з вторинним приладом, поєднуючи вимірювальний пристрій і покажчик. Один і той же вторинний прилад може використовуватися для контролю декількох параметрів. У більш загальному випадку до одного вторинного приладу підключається декілька первинних перетворювачів - датчиків.

 

 

Малюнок 1 - Схеми прямого (а) і зворотнього перетворення (б)

 

З метрологічної позиції, тобто з погляду складу результуючої погрішності і залежності її від погрішностей окремих перетворювачів, методи вимірювальних перетворень розділяються на два основних, таких, що принципово відрізняються класу: метод прямого перетворення (по іншій термінології - метод безпосередньої оцінки) і метод урівноважуючого перетворення.

Метод прямого перетворення характеризується тим, що всі перетворення інформації проводяться тільки в одному, прямому напрямі - від вхідної величини х через ряд вимірювальних перетворювачів П1, П2.. до вихідної величини увих(мал. 1, а).

Метод прямого перетворення відрізняється порівняно низькою точністю, оскільки по вимірювальному ланцюгу передається вся енергія, що отримується від об'єкту вимірювання. Результуюча погрішність всього каналу визначається в рівній мірі погрішностями всіх перетворювачів.

У методі урівноваження використовуються два ланцюги перетворювачів: ланцюг прямого перетворення П1, П2... і ланцюг зворотного перетворення, що складається з перетворювача β (мал. 1, б). За допомогою ланцюга β створюється величина ху, однорідна з величиною х і урівноважуюча її, внаслідок чого на вхід ланцюга П1, П2... поступає тільки невелика частина вхідної перетвореної величини х, і цей ланцюг служить лише для означення ступеню нерівноваги.