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

к. комплексным средствам измерения относятся измерительный прибор и измерительная система. Эти средства состоят из наборов элементарных средств измерения.

В соответствии с приведенным подразделением средств измерения можно подразделить и методы прямых измерений 128].

Метод измерения при помощи комплексного средства измерения называется методом непосредственной оценки, так как значение величины определяют по отсчетному устройству измерительного прибора.

Наибольший интерес представляет вторая группа методов прямых измерений, основанных на использовании наборов элементарных средств измерений, так как эти методы осуществлены в каждом из комплексных средств измерений, состоящих из наборов элементарных средств измерения.

Методы прямых измерений величин без предварительных преобразований

Классифицируем совокупность методов прямых измерений по двум существенным признакам, которые содержатся в определении понятия метод измерения: особенностям алгоритма и наборам средств.

По первому признаку методы измерения подразделяются на:

методы сопоставления, осуществляемые за один прием, параллельно, теоретически мгновенно, при одновременном использовании всех применяемых в данном случае средств измерения. В методе сопоставления операция воспроизведения Xn выполняется в заблаговременно созданной мере и поэтому процедура измерения состоит только из одной операции сравнения;

методы уравновешивания осуществляются за несколько приемов, последовательно, при неизбежной затрате определенного времени.

При реализации метода уравновешивания в процессе выполнения нескольких приемов реализуются операции сравнения, воспроизведения, а также операции вычитания, суммирования, деления и умножения, которые выполняются либо с выходными величинами, либо с X, т. е. внутри масштабных преобразователей, либо с разностью (Х - . Xn), либо внутри регулируемых мер.

Максимальное быстродействие средства измерения .может быть достигнуто при использовании многозначных нерегулируемых мер или масштабных преобразователей, при этом результат измерения может быть получен путем однократного сравнения за время срабатывания устройства сравнения. При использовании для измерения регулируемых мер результат измерения при X - const может быть получен за минимальное время при создании мер на базе систем счисления с минимальным произведением основания системы счисления на число разрядов (п. 6.4).

Определим, какими качествами должны обладать средства измерения, используемые в процедуре измерения. Для этого рассмотрим основное уравнение измерения.. ,

Измеряемая величина X лежит в интервале от О до лГн. При постоянстве Qx для обеспечения равенства правой и леюй частей урав-



нения необходимо изменять либо /Смп, либо Ых- Следовательно, выходные величины М и МП должны быть многозначными, т. е. либо изменяться во времени, либо иметь одновременно много значений - М и МП должны быть или регулируемыми, или многоканальными. Мера и масштабный преобразователь являются двумя средствами измерения, в уравнения которых входят заданные точно безразмерные числа, которые могут задаваться программно при автоматическом управлении.

Из элементарных средств для реализации процедуры измерения в общем случае можно скомплектовать минимально необходимый набор средств, состояцщй из меры, устройства сравнения и измерительного преобразователя.

Измерительные преобразователи в общем случае необходимы в функционально полных наборах прежде всего для создания из X величины, однородной с выходной величиной меры и одновременно пригодной для сравнения.

В этом наборе для реализации процесса измерения мера должна обладать свойством многозначности, т. е. быть регулируемой или многоканальной. Если мера однозначна, то этот набор для группы методов сопоставления становится функционально неполным и для реализации измерения в набор необходимо ввести регулируемый или многоканальный масштабный преобразователь. Поэтому в общем случае рассматриваем два функционально полных набора элементарных средств измерения, необходимых для реализации процесса измерения:

мера многозначная (М), устройство сравнения (УС), измерительный преобразователь (ИП);

однозначная мера (М), устройство сравнения (УС), многозначный МП и измерительный преобразователь (ИП).

По использованию этих наборов методы сопоставления и методы уравновешивания классифицируются еще на две подгруппы. Внутри этих подгрупп рассматривают каждый метод отдельно с учетом особенностей данного алгоритма, а также применяемых М и МП.

На основе указанных различий М и МП рассматриваем методы сопоставления, отличающиеся использованием только нерегулируемых мер, причем, по крайней мере, одна мера должна быть многоканальной. Число используемых УС при единичной системе счисления должно быть равно числу ступеней квантования выходной величины многоканальной меры. В методах сопоставления числовое значение измеряемой величины определяется по совокупности сработавших УС в зависимости от системы счисления, по которой построены многоканальные меры.

В [28] рассмотрен синтез методов прямых измерений, которые логическим путем при таком подходе формируются на основе использования соответствующих функционально полных наборов мер, МП и УС при различных их разновидностях по реализации многозначности. Здесь из методов прямых измерений, основанных на наборах элементарных средств измерений, рассмотрим только пять основных методов, из них три метода сопоставления и два - уравновешивания, а из комбинированных методов - дифференциальный метод измерения,



% -f

УС (м)

1 МНМП

ZZ 1

УС ЦА

"ОРМЛ

77 /

I- OHM

Рис. 1.7.. Структуры, реализующие основные методы прямых измерений: о - первый метод сопоставления; б - второй метод сопоставления; в - четвертый метод сопоставления; г -первый метод уравновешивания; й -второй метод уравновешивания.

отличающийся более широким использованием в измерительных устройствах.

Первый метод сопоставления (рис. 1.7 а) предполагает использование многоканальной нерегулируемой меры (МНМ), основанной, например, на единичной системе счисления с Лн равномерными ступенями, Л/н каналами и и.одной операции сравнения.

В многоканальной мере выходные величины воспроизводятся параллельно непрерывно, и, следовательно, затраты времени на их создание отсутствуют. Время затрачивается лишь на операцию сравнения, поэтому стремятся применять наиболее быстродействующие УС. Минимум затрат времени при этом методе достигается ценой максимальных аппаратурных затрат, так как необходимое число УС равно Л/н, т. е. числу каналов меры. Числовое значение результата измерения определяется по номеру старшего из сработавших УС.

Номер старшего из сработавших УС определяют из детерминированного алгоритма первого метода сопоставления

f [sign(X-] =

0 при X -,V(?<0;

1 при X - N\q>0,

(1.1б>

при этом по каждому из каналов с номером и менее передается кодовый сигнал 1. Следовательно, числовое значение измеряемой ве-





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