Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166

Если величина Xg, с которой производится сравнение мгновенных значений измеряемой величины X (t), изменяется по равномерному случайному закону р{Х), то совокупность результатов сравнения содержит информацию о среднем значении сигнала X{t) (п. 1.3).

Совокупность сигналов на выходе двух УС и содержит информацию о взаимокорреляционной функции сигналов X (t) и Y (t). При этом определение характеристик реализуется при помоши простейших вычислительных устройств: счетчиков импульсов и несложных логических схем. В [3] описаны методы измерения статистических характеристик сигнала, основанные на использовании случайной двоичной последовательности, получаемой в результате операции сравнения.

Измерительное преобразование - операция преобразования входного сигнала в выходной, информативный параметр которого с заданной точностью функционально связан с информативным параметром входного сигнала, аналитически представляется уравнением

Y = F{X). (1.12)

Измерительное преобразование многих величин является сложной научно-технической задачей. Очень часто измерительный преобразователь является основным по сложности звеном измерительного устройства. Выходные сигналы измерительных преобразователей и их информативные параметры унифицированы Государственной системой приборов (ГСП). Согласно ГОСТ 9895-78 унифицированными параметрами электрических сигналов являются: постоянное напряжение 0...10 В, постоянный ток 0...5 мА и 0...20 мА, частота 4000...8000 Гц. В измерительном преобразователе выполняются все необходимые операции, обеспечивающие согласование характеристик его выходного сигнала с характеристиками средств измерения при максимальном сохранении информации о входном сигнале.

3 измерительное преобразование в общем случае входят следующие операции:

линейное согласование по размеру параметра входного сигнала (операция масштабного преобразования); изменение физического рода сигнала;

нелинейное согласование по размеру или функциональное преобразование;

согласование выходного импеданса источника сигнала и входного импеданса средства измерения для. обеспечения минимального искажения исследуемого физического процесса;

согласование по частотному диапазону;

согласование по временной координате - сдвиг момента начала отсчета времени - операция смещения сигнала по времени.

Масштабирование - это операция преобразования входного сигнала в однородный выходной, размер информативного параметра которого пропорционален размеру информативного параметра входного сигнала и аналитически представляется уравнением Xi= К.Х. Коэффициент преобразования К. является основной характеристикой масштабного преобразования. Масштабирование является частным случаем измерительного преобразования, непосредственно связанным с числом.



онмп

K=const

ОРМП

/(пХ


1. .

->у

Рис. 1.6. Разновидности масштабных преобразователей;

а - одноканальный нерегулируемый; б - одноканальный регулируемый; в- многоканальный нерегулируемый: г - многоканальный регулируемый.

Масштабное преобразование выполняется в устройстве, которое называется масштабным преобразователем МП. Коэффициент преобразования К может изменяться в процессе измерения по детерминированному закону, например по закону «лесенка» с одинаковыми размерами ступеней в относительных единицах

Х,= КрХ, (1.13)

или по случайному закону с заданным распределением, например равномерным, несимметричным при X = const »

1/КнХ при Кр<К„;

О при КрЖи-

Для измерения отношений величин в широком диапазоне МП должны быть многозначными, т. е. К должен либо изменяться во времени, либо иметь одновременно много значений. МП может быть одно- или многоканальным, с регулируемым или нерегулируемым коэффициентом преобразования К. Поэтому в дальнейшем будем различать:

однотнальньш нерегулируемый МП (ОНМП) (рис. 1.6,а), отличительной чертой которого является постоянство коэффициента преобразования К, например измерительный усилитель, трансформаторы напряжения и тока. Его уравнение

Х,= ЯХ, (1-14)

где X -входная величина; К - коэффициент преобразования; Х - выходная величина;

многоканальный нерегулируемый (МНМП) (рис. 1.6,6) с пространственным .разделением, особенностью которого является наличие нескольких выходных каналов с постоянными коэффициентами преобразования, например многоканальный делитель напряжения. Его уравнения:

Xj = KiX; Xg = КХ; X„ i = К.п-\Х\ Хп = КпХ;



одноканалъный регулируемый МП (ОРМП) (рис. 1.6,е), т. е. с временным разделением, который отличается наличием одного канала. Его уравнения:

Xi = /CpX; A:p = var;

многоканальный регулируемый (МРМП) (рис. 1.6,г) с временным и пространственным разделением отличается наличием нескольких выходных каналов. Его уравнения:

Х = TCipX; Xg = /CzpX; X„ i = /С(п-i)pX; X„ = /СпрХ.

Масштабные преобразователи выполняются также в виде автоматически управляемых преобразователей кода отношения в выходную величину, однородную с входной и обладающую заданной кратностью К по отношению к ней.

1.3. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЙ

Анализ методов измерения является важным разделом метрологии. В связи с расширением понятия «измерение» в настоящее время расширяется также и понятие «метод измерения». При более широком подходе «метод измерения» можно определить как алгоритм использования основных операщ1й измерения: воспроизведения, сравнения, измерительного преобразования и масштабирования с целью получения значения величины - результата измерения. Значение величины является именованным числом, выраженным в той или иной системе счисления. Поэтому анализ и синтез методов измерения тесно связаны с особенностями той первичной системы счисления, в которой на первом этапе представляется значение величины. Особенности системы счисления учитываются при анализе и синтезе методов через особенности средств измерения, связанных с числами, т. е. через особенности мер и масштабных преобразователей.

В настоящем параграфе рассмотрены основные результаты синтеза методов прямых измерений мгновенных значений величин без предварительных преобразований, а также методы замещения и дифференциальные методы измерения.

Средства измерения являются материальной основой процедуры измерения, поэтому в дальнейшем будем основываться на следующем определении метода измерения.

Метод измерения - это совокупность приемов использования средств измерения для определения значения величин.

Средства измерения в зависимости от возможности завершения с их помощью процедуры измерения подразделяются на средства реализации отдельных операций измерения и всей процедуры измерения. Будем называть их соответственно элементарными и комплексными.

В комплексном средстве измерения процедура измерения полностью завершается получением результата измерения. - К элементарным средствам измерения относятся: ИП - измерительный преобразователь; УС - устройство сравнения; М - мера; МП - масштабный преобразователь.





0 1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166