Лекция № 3

Глава 3 Результаты теплотехнических измерений и их погрешности

3.1 Теплотехнические измерения с однократными и многократными наблюдениями

Основной задачей теплотехнических измерений является формирование потока измерительной информации, необходимой для непосредственного и непрерывного контроля и управления технологическими процессами. При этом используются измерения с однократными и многократными наблюдениями. Общий подход к применению этих измерений состоит в следующем:

если систематические погрешности являются определяющими, т.е. их значения существенно больше значений случайных погрешностей, то целесообразно для определения значения измеряемой величины использовать наблюдения с однократными наблюдениями;

если случайная погрешность является определяющей, то необходимо использовать измерения с многократными наблюдениями.

Теплотехнические измерения с однократными наблюдениями применяются для контроля всех важных параметров ТПП – . На основе этих измерений строятся автоматические системы регулирования ТПП.

(Однократные потому, что высокая скорость протекания ТПП, сложная взаимосвязь; многократные – в основном разработки математических моделей ТПП).

Измерительный эксперимент проводится по известной (типовой) или специально разработанной методике.

Методика измерений – это совокупность метода, средств, процедур и условий подготовки и проведения измерений, а также правил обработки результатов измерений.

3.2 Представление результатов измерений.

Окончательный результат измерения величины А представляют в форме . При выполнении любых измерений применяются правила округления результатов.

1) Числовое значение результата измерения должно оканчиваться десятичным знаком того же разряда, что и значение его погрешности. Большее число не имеет смысла, а меньшее увеличивает неопределенность результата.

2) Величину погрешности необходимо округлить до 2 значащих цифр, если первая из них – единица, и до одной значащей цифры во всех остальных случаях (если двойка, то округляют до 2; 2,5, 3). При одной значащей цифре девятку (9) не применяют, например: , или .

Правильная запись результата измерения температуры при .

3.3 Систематические погрешности и методы их определения

3.3.1 Классификация систематических погрешностей

В зависимости от источника возникновения систематические погрешности делят на инструментальные, методические и субъективные.

В зависимости от характера систематической погрешности подразделяются на обнаруживаемые и необнаруживаемые.

Обнаруживаемые систематические погрешности подразделяются на постоянные и переменные.

Постоянные возникают в основном из-за неточностей в градуировке СИ, т.е. отклонения фактической функции преобразования от номинальной.

К переменной относятся погрешности, возникающие из-за изменения внешних условий (нестабильность источников электропитания, изменение , действия внешних полей и т.д.)

Необнаруживаемые систематические погрешности могут быть предсказаны либо выявлены при обработке результатов измерений. Причина – неучтенные методические погрешности, субъективные ошибки, недостаточная информация о характеристиках средств измерений.

3.3.2 Методы определения и уменьшения систематических погрешностей

1. Определение постоянных погрешностей.

Постоянные погрешности характеризуются функцией преобразования, или градуировочной характеристикой. Если СИ исправно, то при нормальных условиях эксплуатации не должна выходить за установленные границы. СИ подвергается периодическому контролю и признается годным (или непригодным). В некоторых случаях их подвергают индивидуальным градуировкам (тарированию). Индивидуальная градуировка оформляется в виде таблиц, графиков или аналитическим функциям.

Пределы допустимых погрешностей СИ (паспортные или индивидуальные) должны рассматриваться как границы неисключенной систематической погрешности.

2. Определение и уменьшение переменных погрешностей.

Переменные погрешности возникают из-за изменения внешних условий. Для определения всех составляющих переменных погрешностей проводят специальные эксперименты, в которых поочередно меняют каждую из влияющих величин в заданных пределах. Это дополнительные погрешности, их относят к определенному диапазону измерений ВФВ (например, дополнительная приведенная погрешность не превышает 0,2 % на каждые 10измерения окружающей температуры .

Уменьшить переменную погрешность можно, устраняя и уменьшая изменение внешних условий. Для этого используют стабилизацию питания, термостабилизацию, экранирование от внешних полей, амортизацию и другие методы.

Пределы неустраненных переменных погрешностей должны рассматриваться как границы дополнительной неисключенной погрешности.

3. Влияние и уменьшение необнаруживаемых погрешностей

Единственным путем выявления необнаруживаемых систематических погрешностей является проведение измерений двумя или несколькими независимыми методами, обладающими приблизительно одинаковыми постоянными и переменными систематическими погрешностями. При нескольких методах измерений сравнивают их результаты, и отбрасывают те из них, которые грубо отличаются от остальных. По оставшимся находят и вероятностную ошибку как при расчете случайной погрешности.

Или применяют более точный метод.

3.4 Случайные погрешности и методы их определения

Случайные погрешности могут быть определены, если результаты получаются на основании многократных измерений величины, значение которой не изменяется в течение всего процесса измерений.

При числе наблюдений 20 и более распределение случайных величин происходит по нормальному закону, а при числе наблюдений менее 20 – распределению Стьюдента.

3.4.1 Определение грубых ошибок

Грубые ошибки определяют на основании обработки результатов наблюдений. Пусть выполнено наблюдений, тогда среднее арифметическое значение результатов наблюдения находят по формуле

, где – результаты наблюдений.

Среднее квадратическое отклонение ряда измерений определяется по формуле:

.

Для обнаружения грубых погрешностей используется ряд критериев (критерий , Шовинэ, Романовского, Грейса).

Результаты наблюдений с грубыми погрешностями исключаются из дальнейших расчетов, и снова находится среднее арифметическое , где – число наблюдений после исключения грубых ошибок, а также .

3.4.2 Определение доверительных границ случайных погрешностей измерения

Для определения доверительных границ погрешности измерения доверительную вероятность принимают равной .

Сначала находят среднеквадратическое отклонение среднего арифметического

Для интервальной оценки используют распределение Стьюдента (), или распределение. Границы доверительного интервала ,

где – коэффициент распределения Стьюдента, зависящий от заданной и числа степеней свободы для .

	12,7	4,3	3,18	3,78	2,57	2,45	2,37	2,31	2,26

при .

3.5 Нахождение результатов измерений

Рассмотрим методы нахождения результатов прямых и косвенных измерений при одно- и многократных наблюдениях.

1) Простейший случай – прямое измерение с однократным наблюдением

Результат измерения есть наблюдаемое значение ().

2) Прямое измерение с многократными наблюдениями

– результат измерения

, ,

, , ,

3) Косвенное измерение – состоит в том, что измеряемую величину находят расчетом по определенным формулам, в которые входят результаты прямых измерений двух или нескольких величин (например, для измерения холодопроизводительности компрессора необходимо измерить температуру, расход, давление, которые затем подставляются в соответствующую формулу).

Для выполнения измерения необходимо знать статическую связь между конечной косвенно измеряемой величиной входящими в нее величинами , измеряемыми при помощи СИ₁, СИ₂, … СИ_N.

косвенные измерения с однократными наблюдениями	косвенные измерения с многократными наблюдениями

Пусть эта связь представляет собой функцию .

При однократных наблюдениях каждой величины результаты измерений совпадают с результатами наблюдений , , … .

Эти величины подставляются в функцию . Результат вычислений является результатом косвенного измерения.

Схема косвенного измерения с многократными наблюдениями: – число наблюдений величины , – , … – .

Операциями отфильтровывают результаты наблюдений с грубыми ошибками , после чего остаются наблюдений величины , – величины , и т.д., – величины . Эти результаты наблюдений проходят операции по нахождению среднего арифметического значения , которые являются результатами измерений исходных величин. Полученные результаты вводятся в функцию , после вычисления которой получают результат косвенного измерения.

3.6 Вычисление суммарных погрешностей

3.6.1 Составляющие суммарных погрешностей

В зависимости от числа проводимых наблюдений и методики их обработки в расчет суммарной погрешности могут вводится следующие составляющие.

При однократных наблюдениях, а также небольшом числе наблюдений, не подвергающихся статистической обработке, в расчет вводят неисключенную систематическую погрешность, которая включает в себя инструментальную, методическую и субъективную составляющие.

Инструментальная погрешность определяется через пределы допускаемых основных и дополнительных погрешностей средств измерений, которые указываются в технических характеристиках или в данных индивидуальной градуировки. Методическая погрешность выявляется анализом методики измерения или соответственно, экспериментом. Субъективная погрешность может быть учтена лишь условно. Например, при отсчете показаний стрелочных приборов субъективную погрешность можно принимать в размере минимального деления шкалы.

При многократных наблюдениях в расчет вводят неисключенную систематическую погрешность и доверительной границы случайной погрешности, найденные на основании статистической обработки результатов наблюдений.

3.6.2 Вычисление суммарных погрешности при однократных наблюдениях

При нахождении суммарной погрешности все составляющие рассматриваются как случайные величины с равномерным распределением. Границы суммарной погрешности, которые в данном случае совпадают с границами неисключенной систематической погрешности, т.е. и , рекомендуется вычислять по приведенным формулам:

в относительной форме ; (а)

в абсолютной форме ,

где – коэффициент, который при принимают равным 1,1; – граница ой неисключенной систематической погрешности (в относительной форме); – граница ой неисключенной систематической погрешности (в абсолютной форме); – количество учитываемых составляющих.

Прямое измерение. Если прямое измерение выполняется одним средством измерения, границу суммарной относительной погрешности измерения вычисляют по формуле (а), которая приобретает вид

(в)

где , , – границы относительных погрешностей: инструментальной, методической и субъективной.

Если паспортная инструментальная погрешность СИ задана в виде абсолютной погрешности, то величина определяется по формуле

,

где – результат измерений при нескольких измерениях .

Если паспортная инструментальная погрешность СИ задана в виде приведенной относительной погрешности (или класса точности), то величину определяют по формуле:

,

где – приведенная относительная погрешность (класс точности);

– нормированная величина (обычно диапазон измерений).

Методическая и субъективная погрешность (относительная и абсолютная) вычисляются аналогично.

Граница суммарной погрешности в абсолютной форме:

.

Часто измерение производится не одним, а несколькими средствами, соединенными последовательно в измерительную цепь (например, измерение температуры с помощью последовательно соединенных термопреобразователя сопротивления, передающего нормирующего преобразователя и показывающего миллиамперметра). При этом каждое из средств измерений характеризуется собственной паспортной инструментальной погрешностью. Каждая из границ инструментальной погрешности должна быть приведена к общему виду по формулам для или , причем в качестве результата измерений следует принимать соответствующее значение выходной величины каждого средства измерения. Например, для термопреобразователя сопротивления выходной величиной является величина электрического сопротивления, для нормирующего преобразователя – выходной ток и т.д. После указанной операции находится величина

,

где – границы относительной инструментальной погрешности средств измерений от 1-го до -го, входящих в измерительную цепь.

Расчет границ суммарной погрешности производят по формуле (в) с подстановкой в нее значения . Методическая и субъективная составляющие при этом остаются теми же, что и в случае измерения одним СИ.

Определение суммарной погрешности измерительной цепи через абсолютные погрешности относительно СИ в данном случае невозможно, т.к. каждая из этих величин может выражаться в разных единицах.

Косвенное измерение: .

Косвенное измерение предполагает наличие расчетной формулы, связывающей результаты прямых измерений отдельных составляющих величин с косвенно измеряемой величиной:

или

Среди переменных могут быть величины трех типов:

1) величины, определяемые путем прямых измерений (например, величины ,которые после проведения этих измерений представляются в стандартной форме: ; ; … .

2) данные установки (например, величины и ), т.е. характеристики экспериментальной установки, известные из предыдущих (тарировочных) измерений; эти величины также должны быть заданы в аналогичной форме: ; ; .

3) табличные величины (например, величина ) – величины, которые в данном опыте не изменяются, а берутся из таблиц.

Табличная величина может быть константой (например, ). В этом случае ее нужно брать из таблиц с такой точностью, чтобы относительная погрешность была значительно меньше относительных погрешностей всех остальных величин, входящих в функциональное выражение для искомой величины .

В общем случае ,

где – коэффициенты влияния;

относительная погрешность .

Формулы расчета погрешностей при косвенных измерениях в простейших случаях:

Вид функциональной зависимости	Абсолютная погрешность	Относительная погрешность
		;

Критерий ничтожности погрешности или .

Погрешности, отвечающие этому критерию, называют ничтожными или ничтожно малыми, поэтому их не принимают во внимание при вычислении общей оценки погрешности косвенного измерения.

Если табличные или экспериментальные данные приводятся без указания погрешности, то обычно считается, что эта пог7решность составляет единицы последнего разряда.

3.6.3 Вычисление суммарных погрешностей при многократных наблюдениях.

Прямые измерения. При многократных наблюдениях и статистической обработке их результатов вычисление границ суммарной погрешности измерения производят по формуле

,

где – коэффициент, зависящий от соотношения случайной и неисключенной систематической погрешностей; – оценка суммарного среднего квадратического отклонения результата измерения:

;

– границы ой неисключенной систематической погрешности; – среднеквадратическое отклонение ; – доверительная граница случайной погрешности; – граница суммарной неисключенной систематической погрешности.

Расчет суммарной погрешности упрощается, если допустить неточность ее вычисления до 15 % от значения . В этом случае рекомендуется при пренебречь систематическими ошибками и считать, что , а при пренебречь случайными погрешностями и считать .

Косвенные измерения. или

Сначала находят суммарные погрешности измерений каждой из входящих в нее величин по предыдущим формулам:

; ; …; .

Общую суммарную границу погрешности для функции вида или можно определить, переводя суммарные абсолютные погрешности в относительную форму

; ; …;

подставив их в формулу

, .

Для функций вида общая суммарная погрешность получается подстановкой суммарных погрешностей составляющих величин в абсолютной форме

.

По величине можно найти и границу общей погрешности в относительной форме

.

3.7 Приближенные вычисления без точного учета погрешностей

3.7.1 Значащие цифры

При обработке многочисленных измерений о погрешности приближенного значения величины (числа) судят по количеству верных значащих цифр в этом числе.

Нули, стоящие в числе слева, значащими цифрами не считаются. Нули в середине или в конце числа (справа), обозначающие отсутствие в числе единиц соответствующих разрядов, – значащие цифры. Например, в числе 0,006020 первые три нуля – не значащие, 4-й и 5-й – значащие.

Нули, поставленные в конце целого числа взамен неизвестных цифр и служащие лишь для определения разрядов остальных цифр, значащими не считаются. В подобных случаях нули в конце числа лучше не писать и заменить их соответствующей степенью числа 10. Например, если число 7300 измерено с абсолютной погрешностью , то это число должно быть записано в виде (или ). Такая запись подчеркивает, что в данном числе содержится лишь две значащие цифры.

3.7.2 Правила округления

Если приближенное значение величины содержит лишние или недостоверные цифры, то его округляют, сохраняя только верхнее значащие цифры и отбрасывая лишние. При этом руководствуются следующими правилами округления:

А) если первая отбрасываемая цифра больше 4, то последняя сохраняемая цифра увеличивается на единицу, например, округляя число 43,2673 до сотых, следует записать 43,27;

Б) если первая отбрасываемая цифра меньше 4 или равна 4, то последняя сохраняемая не изменяется. Например, округляя число 32748 до сотен, записывают (или );

В) если отбрасываемая часть числа состоит из одной цифры 5, то число округляют так, чтобы последняя сохраняемая цифра была четной. Например, при округлении до десятых , но .

3.7.3 Правила подсчета цифр

Производя различные математические действия с приближенными числами, руководствуются следующими правилами подсчета цифр:

а) при сложении и вычитании в результате сохраняют столько десятичных знаков, сколько их содержится в числе с наименьшим количеством десятичных знаков;

б) при умножении и делении в результате сохраняют столько значащих цифр, сколько их имеет приближенное число с наименьшим количеством значащих цифр.

Исключение из этого правила допускается в тех случаях, когда один из сомножителей произведения начинается с единицы, а сомножитель, содержащий наименьшее количество значащих цифр, – с какой-нибудь другой цифры. В этих случаях в результате сохраняют на одну цифру больше, чем в числе с наименьшим количеством значащих цифр;

в) результат расчета значений функций , и некоторого приближенного числа должен содержать столько значащих цифр, сколько их имеется в числе ;

г) При вычислении промежуточных результатов сохраняют на одну цифру больше, чем рекомендуют правила (так называемая запасная цифра). В окончательном результате запасная цифра отбрасывается;

д) если некоторые приближенные числа содержат больше десятичных знаков (при сложении и вычитании) или больше значащих цифр (при умножении, делении, возведении в степень, , и т.д.), чем другие, то их предварительно округляют, сохраняя только одну лишнюю цифру.

Пример 1. Перед сложением приближенных чисел 0,374; 13,1; и 2,065 первое и третье из них нужно округлить до сотых, а в окончательном результате сотые отбросить:

.

Пример 2. Результат расчета выражения должен содержать только две значащие цифры (по количеству значащих цифр в числе 7,2):

.

Пример 3. Результат перемножения чисел 13,27 и 0,84 можно записать с тремя значащими цифрами (см. исключение из правила б) – сомножитель начинается с единицы):

(а не 11).

Пример 4. При возведении в куб приближенного числа 216 результат должен быть записан только с тремя значащими цифрами:

.

3.8 Оценивание результата и погрешности совокупных и совместных измерений с многократными наблюдениями

При совокупных и совместных измерениях искомые величины находят из решения системы уравнений

– измеряемые величины; – искомые; – известные.

Обычно число измерений (многократные) значительно превышает число искомых переменных. Результаты многократных наблюдений в каждом эксперименте можно обработать так же, как и для косвенных измерений. Из-за погрешностей и лишнего числа уравнений возникают невязки.

В настоящее время для обработки экспериментальных данных при выполнении совместных и совокупных измерений в большинстве случаев применяют метод Лежандра, называемый методом наименьших квадратов.

Сущность этого метода состоит в следующем.

Если в систему уравнений

,

Подставить значения величин , полученных как результаты наблюдений, то эту систему можно преобразовать так

, . (*)

Эта система содержит только искомые физические величины и постоянные коэффициенты. Число равно общему числу наблюдений измеряемых величин (в том числе результаты повторных наблюдений одной и той же величины). Из-за ограниченной точности измерений величин при числе наблюдений , существенно большем числа неизвестных , не представляется возможным найти также значения неизвестных их оценок , представляющих собой наилучшие приближения к истинным значениям. Уравнения (*), в отличие от обычных математических уравнений, принято называть условными, т.к. подстановка в них найденных каким-либо путем значений оценок не обращает уравнение в нуль:

, .

Чтобы эти уравнения превратились в тождества, их следует записать в виде:

, .

Величины принято называть невязками, или остаточными погрешностями уравнений.

Согласно методу наименьших квадратов, наилучшие оценки величин могут быть найдены в том случае, если функция , представляющая собой сумму квадратов остаточных погрешностей условных уравнений, будет минимальна .

Суть метода наименьших квадратов может быть уяснена при рассмотрении определения параметров а и б линейной зависимости . Пусть в результате экспериментальных исследований найдены пары значений и . В соответствии с методом наименьших квадратов для прямой, наилучшим образом проходящей относительно всех точек, полученных в результате экспериментальных исследований, значения и должны быть выбраны такими, чтобы функция была минимальна.

Рассмотрим последовательность обработки экспериментальных данных совокупных или совместных измерений для наиболее важного случая, когда в систему (*) входят только линейные независимые уравнения:

,

Для простоты разберем сначала однофакторную линейную регрессию зависимой переменной на единственную независимую (или контролируемую) переменную . Это уравнение с одним неизвестным . Нужно получить также выражения для и , чтобы сумма квадратов отклонений от этой прямой была минимальной. Пусть – точное значение при любом значении и, следовательно, – отклонение при любом значении . Необходимо минимизировать , или, что то же самое, . В этом случае должны выполняться следующие соотношения:

и .

Если имеется отсчетов, то первое уравнение принимает вид (здесь ), а другое уравнение запишется так

. Последние два уравнения образуют систему нормальных уравнений.

Решая эти два уравнения как систему, находим и :

,

, ,

где , .

Если известно, что функция проходит через начало координат, то в этом случае и мы получаем более простое выражение для :

.

Предположения о способе получения данных для применения метода наименьших квадратов.

Качество аппроксимации – среднее квадратическое отклонение от построенной прямой:

Статистика оценивает дисперсию отклонений от линии регрессии. Этой формулой целесообразно пользоваться при наличии ЭВМ. При расчетах вручную более удобно выражение

Величина называется остаточной дисперсией, а – средней квадратической остаточной ошибкой.

Доверительные интервалы

,

где – точка распределения Стьюдента с степенями свободы, – вероятность ошибки.

Если при совокупных или совместных измерениях условные уравнения нелинейны, то сначала применяют их линеаризацию (строят график в логарифмических координатах, полулогарифмических, гиперболических и др.).

Если при совокупных или совместных измерениях условные уравнения нелинейны, то применяют их линеаризацию.

Функция преобразуются в линейную функцию путем замены переменных: ; .

После построения линейной зависимости для исходных переменных получается зависимость вида .

Функция	Формула	Замена переменных	Полученная линейная функция	Обратная функция
Показательная		,
Дробно-линейная Логарифмическая Степенная Гиперболическая		;

Глава 4. Системы передачи измерительной информации (электрические, пневматические, гидравлические)

4.1 Общие сведения

Системы передачи измерительной информации предназначены для сбора информации с удаленных от наблюдателя объектов (телеизмерительные, греч. – tele – далеко). Телеизмерительные системы ближнего действия называются системами дистанционной передачи (от нескольких десятков до 10…20 км). Информация по каналам связи передается в форме сигналов. Носителями сигналов являются электромагнитные колебания, электрический ток, звуковые волны, давление газа или жидкости. Нанесение информации на носитель называется модуляцией, расшифровка – демодуляцией (МОДЕМ). Известно более 10 видов модуляции, наиболее распространены прямая и частотная. Сигналы могут быть «естественными» и унифицированными.

Основные виды унифицированных сигналов – электрические (постоянный ток , постоянное напряжение , переменное напряжение, частота), пневматические и гидравлические – физические величины – давление. Соответственно приняты следующие основные системы передачи: пневматическая, электрическая токовая и электрическая частотная. Также используются в практике измерений реостатная, индуктивная, дифференциально-трансформаторная, ферродинамическая, сельсинная и др.

Системы передачи информации построены по блочно-модульному принципу по таким схемам:

А) технологический сигнал усилие унифицированный сигнал;

Б) технологический сигнал перемещение унифицированный сигнал.

Первичные измерительные преобразователи (ПИП):

А) Сила давление (пневмосиловые);

Б) Сила ток (электросиловые).

ПИП для перемещения:

Перемещение ток – осуществляются магнито-модуляционными преобразователями.

4.2 Пневматическая система передачи измерительной информации (ПСП)

Проблемная ситуация – преимущества пневматического.

Применяется в тех случаях, когда по условиям, ТБ нецелесообразно использование электрических систем передачи. ПСП обеспечивает надежную передачу информации до 300 м, со специальными усилителями – до 600 м.

Канал связи (ЛС) – пластмассовая или металлическая труба мм.

Сжатый воздух с постоянным давлением от источника питания, очищенный от пыли, влаги и масла, через дроссель постоянного сопротивления ДП поступает в камеру ПК. Воздух из ПК через сопло 1, прикрываемое заслонкой 2, вытекает в атмосферу. Сопло 1 вместе с заслонкой 2 образуют управляемый дроссель переменного сопротивления ДУ. Дроссели ДП и ДУ образуют приточную камеру ПК (также называемая сопловой), соединенную линией связи ЛС с камерой вторичного прибора КВП, называемой измерительной.

Заслонка 2 перемещается под воздействием измеряемого параметра относительно сопла 1.

При этом изменяется проходное сечение управляющего дросселя ДУ, что, в свою очередь, определяет значение давления .

Характеристика преобразователя типа сопло – заслонка.

Величина перемещения заслонки обычно очень мала мм.

Поэтому преобразовать с высокой точностью значение измеряемой величины очень трудно. В реальных условиях схема преобразования усложняется. Измеряемая величина с помощью чувствительного элемента преобразуется в пропорциональное механическое перемещение, изменяющееся в пределах нескольких миллиметров, или в усилие, изменяющееся в пределах нескольких килоньютонов. Дальнейшее преобразование такого значительного перемещения (или усилия) в пропорциональный пневматический сигнал чаще осуществляется компенсационным методом. Компенсационный метод преобразования заключается в том, что величина выходного сигнала компенсирует величину входного.

4.3 Электрическая система передачи измерительной информации с унифицированным токовым сигналом

В этой системе используется постоянный электрический ток, что повышает ее помехоустойчивость, так как исключает влияние индуктивности и емкости линий связи на сигнал измерительной информации и увеличивает протяженность канала связи до км.

Приемниками информации в электрических системах передачи могут быть промежуточные преобразователи, регуляторы, измерительные приборы или ЭВМ.

В качестве источников информации в электрических системах передачи с унифицированным токовым сигналом применяются ПИП оснащенные преобразователями либо «сила – ток», либо «перемещение – ток» (механизм магнитоэлектрический)

4.4 Электрическая система передачи измерительной информации с унифицированным частотным сигналом

Преобразование происходит по схеме «параметр сила частота».

Преобразователь «сила – частота» реализуется на базе струйного генератора с мостовой схемой:

Струна расположена между полюсами постоянного магнита. Нижний конец струны жестко закреплен на неподвижном основании, а верхний – на подвижном рычаге. При протекании по струне переменного тока струна начинает колебаться и в ней индуцируется ЭДС, приближающаяся к синусоидальной.

Приемниками измерительной информации, поступающей от ПИП с унифицированным частотным сигналом, могут быть двигательные приборы, управляющие и вычислительные машины. Класс точности 0,5и1,0; дальность передачи информации – до 10 км.

4.5 Сельсинная система передачи измерительной информации

Сельсинные системы применяют для передачи на расстояние больших угловых перемещений.

Сельсины представляют собой электрические микромашины переменного тока. Работа сельсинов основана на преобразовании углового перемещения в изменение индуктивной связи между обмотками возбуждения и синхронизации.

Схема сельсинной передачи: ЧЭ сельсин-датчик ЛС сельсин-приемник отсчетное устройство. ЧЭ кинематически связан с ротором СД, также СД ОУ. Расстояния между СД и СП до км. Абсолютная погрешность СД , СП .

4.6 Пневмоэлектрические и электропневматические преобразователи

В системах автоматического управления производственными процессами используются средства измерения с различными входными и выходными сигналами: пневматическими, электрическими, гидравлическими и т.д. Для обмена информацией в подобных системах широко применяются преобразователи пневматических сигналов в электрические (ПЭП) и электрических сигналов в пневматические (ЭПП).

	1 – трубка Бурдоне; 2 – пружина; 3 – рычаг; 4 – металлический флажок; 5 – плоская катушка; 6 – преобразователь индуктивного сопротивления в сигнал постоянного тока; 7 – катушка обратной связи; 8 – постоянный магнит.
	1 – постоянный магнит; 2 – катушка; 3 – рычаг; 4 – пружина (регулятор О); 5 – заслонка; 6 – сопло; 7 – пневмоусилитель; 8 – опора; 9 – сильфон обратной связи.

Дата добавления: 2014-01-04