- Узагальнена структурна схема вимірювального приладу
- відліковий пристрій
- Ціна поділки шкали
- Класифікація вимірювальних приладів
- діапазони вимірювання
Вимірювальний прилад - засіб вимірювань, призначений для отримання значень вимірюваної фізичної величини у встановленому діапазоні її зміни і вироблення сигналу вимірювальної інформації, доступній для безпосереднього сприйняття спостерігачем.
Узагальнена структурна схема вимірювального приладу
Даний клас засобів вимірювань включає велику кількість приладів, що розрізняються вимірюваними величинами, областю застосування, технічними характеристиками, принципом дії, використовуваної елементної базою і іншими особливостями. Проте всі ці прилади мають деякі спільні риси. Узагальнена структурна схема вимірювального приладу показана на рис. 7.13. Вимірюється ФВ впливає на пристрій перетворення, що складається з первинного вимірювального перетворювача і сукупності елементарних засобів вимірювань. Первинний перетворювач перетворює вимірювану ФВ в іншу величину, однорідну або неоднорідну з нею. Сигнал з виходу перетворювача проходить через сукупність елементарних СІ. У найпростіших вимірювальних приладах така сукупність може бути відсутнім. Наприклад, в аналогових вольтметрах вимірюється напруга перетвориться в кут повороту стрілки за допомогою первинного електромеханічного ВП.
Рис. 7.13 Узагальнена структурна схема вимірювального приладу
На виході пристрою перетворення формується сигнал, параметри якого відповідаю вхідним характеристикам лічильного пристрою.
відліковий пристрій
Відліковий пристрій - це елемент СІ, що перетворює вимірювальний сигнал в форму, доступну сприйняттю органами почуттів людини. За формою подання свідчень відлікові пристрої діляться на аналогові і цифрові.
Складовими частинами відлікового пристрою є шкала і покажчик. Шкала - це частина відлікового кошти, що є рядом відміток, відповідних послідовному ряду значень величини разом зі пов'язаної з ними нумерацією. Шкала наноситься на прямолінійній ділянці або дузі кола. Відмітка шкали - це знак на шкалі СІ (риска, зубець, точка і т.д.), відповідний деякому значенню ФВ. Для цифрових шкал самі числа є еквівалентами відміток шкали. Відмітки на шкалах можуть бути нанесені рівномірно або нерівномірно. У зв'язку з цим шкали називають рівномірними і нерівномірними. Практично рівномірної вважається шкала, довжини поділок якої відрізняються не більше ніж на 30% і мають сталу ціну ділення. Проміжок між двома сусідніми відмітками шкали засобу вимірювань називається поділом шкали. Довжиною поділки шкали, називається відстань між осями або центрами двох сусідніх відміток шкали, виміряний вздовж уявної лінії, що проходить через середини найкоротших відміток шкали. Довжина лінії, що проходить через центри всіх найкоротших відміток шкали СІ і обмежена початковою і кінцевою відмітками, називається довжиною шкали. Лінія може бути реальної чи уявної, кривої або прямої.
Ціна поділки шкали
Відмітка шкали СІ, у якого проставлено число відліку, називається числовою відміткою шкали. Відмітки полегшують оператору зчитування показань приладу, яке проводиться за матеріальним становищем покажчика щодо відміток шкали. Ділення шкали мають ціну. Ціна поділки шкали - це різниця значень величини, що відповідають двом сусіднім позначок шкали СІ. Відмітки наносяться на шкалу при градуюванні приладу, тобто при подачі на його вхід сигналу з виходу зразковою багатозначної міри. У частині відміток шкали проставляються числові значення величини, яка подається з виходу заходи. Ці позначки стають числовими.
Покажчик - частина відлікового пристрою, положення якого щодо відміток шкали визначає показання вимірювального приладу. Покажчик виконується у вигляді рухливих стрілок різної форми (клиноподібної, ножевидний і ін.), Променя світла, пера самописця і т.п.
Шкала СІ має початкове і кінцеве значення. Вони відповідають найменшому і найбільшому значенням вимірюваної величини, які можуть бути відрахувати за шкалою СІ. Наприклад, для медичного термометра початкове значення шкали одно 34,3 ° С, а кінцеве - 42 ° С.
При вимірі з пристрою, що показує зчитується показання. Кожне СІ характеризується діапазоном показань і діапазоном вимірювань. Діапазоном показань називається область значень шкали СІ, обмежена її початковим і кінцевим поділами. Так, для медичного термометра діапазон показань становить 7,7 ° С. Діапазоном вимірювань називається область значень ФВ, в межах якої нормовані допустимі межі похибки СІ. Значення величини, що обмежують діапазон знизу і зверху (зліва і справа), називаються відповідно нижньою і верхньою межами вимірювань. Діапазон вимірювань завжди менше або дорівнює діапазону показань.
Класифікація вимірювальних приладів
Для обліку всіх особливостей різноманітних вимірювальних приладів застосовують класифікацію за різними ознаками. За формою індикації вимірюваної величини розрізняють вимірювальні прилади:
- показують, які допускають тільки відлік показань вимірюваної величини, наприклад стрілочний або цифровий вольтметр;
- реєструють, що передбачають реєстрацію показань на тому чи іншому носії інформації, наприклад на паперовій стрічці. Реєстрація може здійснюватися в аналогової або цифровій формі. Розрізняють самописні і друкують прилади.
За методом перетворення вимірюваної величини розрізняють прилади прямого, компенсаційного (врівноважує) і змішаного перетворення.
За призначенням вимірювальні прилади діляться на вольтметри, омметри, термометри, гігрометри і т.д.
За формою перетворення використовуваних вимірювальних сигналів прилади підрозділяють на аналогові і цифрові.
Аналогові прилади - це прилади, показання або вихідний сигнал яких є безперервною функцією зміни вимірюваної величини.
Цифрові прилади - це прилади, принцип дії яких заснований на квантуванні вимірюваної або пропорційної їй величини. Показання таких приладів представлені в цифровій формі. Наявність операції квантування приводить до появи у цифрових приладів специфічних властивостей, які обумовлюють істотні відмінності в методах вибору, аналізу, опису та нормування метрологічних характеристик в порівнянні з аналоговими приладами.
В процесі квантування нескінченного безлічі значень вимірюваної величини ставиться у відповідність кінцеве і рахункове безліч можливих показань цифрового приладу. Їх число визначається схемою аналого-цифрового перетворювача, що виконує в цифровому приладі операцію квантування. Одночасно з квантуванням, як правило, здійснюється дискретизація за часом вимірювальних сигналів. Структурна схема цифрового приладу показана на рис 7.14.
Рис. 7.14. Узагальнена структурна схема цифрового вимірювального приладу
Вимірюється фізична величина X впливає на первинний вимірювальний перетворювач (ПП), що має коефіцієнт перетворення Кпп. Він перетворює величину X в електричний сигнал, в якості якого використовується головним чином напругу. В даному випадку u = КппХ. Ця напруга в свою чергу надходить на масштабний вимірювальний перетворювач (МП), необхідний для зміни меж вимірювання цифрового приладу. Він може мати різну кількість діапазонів вимірювання: від 1 до Nn. Діапазон зміни вимірюваної величини X розбивається на Nn поддиапазонов.
діапазони вимірювання
Серед діапазонів вимірювання вибираються основний і додаткові. Основним вважається той діапазон, на якому вимірювана величина зазнає найменше число перетворень на шляху від входу приладу до входу АЦП. Всі інші діапазони вважаються додатковими. На практиці виникають ситуації, коли виділити основний діапазон за вказаними ознаками неможливо. У цьому випадку в якості основного вибирають діапазон з найменшими межами допустимих похибок або встановлюють його за угодою.
Масштабний перетворювач так змінює (зменшує або збільшує) вхідна напруга в заданий число К; раз (i = 1, 2, ...; Nn), щоб сигнал ін на його виході був нормований, тобто його значення знаходилося в заданих межах. Як правило, намагаються забезпечити виконання умов, при яких межі зміни нормованого напруги збігаються з більшою частиною допустимого діапазону зміни вхідного сигналу АЦП при всіх можливих значеннях вимірюваного сигналу. Це дозволяє мінімізувати похибки, що вносяться АЦП.
Отриманий двійковий цифровий код надходить на перетворювач кодів (ПК). Він необхідний для перетворення вихідного цифрового коду АЦП в код, "розуміється" цифровим відліковим пристроєм (ОУ). Найбільш частим в практиці є перетворення двійкового коду в двійково-десятковий. Числа, що подаються кодами N і Nj, в точності рівні один одному, відрізняються тільки формами уявлення, і тому в подальшому розгляді будемо оперувати кодом N.
Цифрові ОУ виконуються у вигляді цифрових табло, дисплеїв, заснованих на різних фізичних принципах. Вони перетворять код в показання СІ, зрозумілі людині.
Важливою характеристикою ОУ є його розрядність - число повних десяткових розрядів, які відображаються цифрами від Про до 9. Цифрові ОУ, що дозволяють відображати ще один додатковий розряд, але неповністю, називаються відліковими пристроями з розширеним діапазоном вимірювань.
Розрядність ОУ визначає роздільну здатність цифрового приладу, що виражається в значенні (ОМР) показань приладу.
Вимірювальна установка. Це - сукупність функціонально об'єднаних засобів вимірювань (заходів, вимірювальних приладів, вимірювальних перетворювачів) і допоміжних пристроїв, призначена для вироблення сигналів вимірювальної інформації в зручній для безпосереднього сприйняття спостерігачем формі і розташована в одному місці.
Вимірювальну установку, призначену для випробування будь-яких виробів, називають випробувальним стендом (наприклад, для вимірювання питомого опору електричних матеріалів, випробування магнітних матеріалів).
Вимірювальну установку з включеними в неї еталонами, яка застосовується для повірки СІ , Називають повірочної установкою (наприклад, установка для повірки вольтметрів). Деякі великі вимірювальні установки, що використовуються головним чином в машинобудуванні, називають вимірювальними машинами (наприклад, силовимірювальне машина, делительная машина).
