КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Телеизмерительные системы
В практике применения информационно измерительных системИИС встречается необходимость осуществлять измерения (или контроль) на объектах, находящихся на значительном расстоянии от места нахождения оператора. Такая необходимость встречается, например, при передаче измерительной информации со спутника Земли, космических летательных аппаратов. В энергетических системах наблюдение за режимом работы электрических станций производится с диспетчерского пункта, находящегося иногда на больших расстояниях (десятки, сотни километров) от станций. В этих случаях передача измерительной информации производится по каналам связи, под которыми понимается совокупность технических средств для передачи сигналов. Применяемые каналы, связи могут быть разделены на проводные линии связи (воздушные и кабельные) и радиоканалы (радиолинии). Канал связи характеризуется определенной полосой пропускания частот, зависящей от вида канала связи и наличия помех. ИИС, в которых передача измерительной информации производится по каналам связи, получили название телеизмерительных систем (ТИС). Наличие канала связи существенно влияет на структуру ТИС. Для телеизмерений на небольших расстояниях (10—20 км) применяются ТИС с передачей измерительной информации постоянным током (0—5 мА) по проводным линиям связи. Принцип построения таких систем показан на рис. 22. В данном примере измеряемыми величинами являются переменные токи Iх напряжения Ux. На схеме показаны стандартные измерительные трансформаторы тока Тр1 и напряжения Трu, во вторичные обмотки которых включены вторичные измерительные трансформаторы тока ВТ р1 и напряжения ВТрu, необходимые для гальвонического разделения цепей измерительных трансформаторов и устройств телеизмерений (включая линию связи) и получения необходимых напряжений для выпрямительных устройств ВУ. Рис. 22. Структурная схема токовой ТИС
Подключенное к линии связи ЛС2 выпрямительное устройство ВУi выдает в линию связи постоянный ток, значение которого зависит от измеряемой величины. На приемной стороне этот ток измеряется миллиамперметром mАi, шкала которого отградуирована в единицах измеряемой величины. Принцип работы системы заключается в следующем. Оператор посредством устройства управления УУ подает команду для включения необходимого канала (команда на передающую сторону передается по линии связи ЛС1). Включение производится переключающими устройствами П1 и П2, которые замыкают цепь соответствующего ВУi на передающей стороне и включают соответствующий принимающий прибор mАi. Такие телеизмерения называются телеизмерениями по вызову (или спорадическими). Система может работать и с автоматическим переключением измерительных каналов по заданной программе (циклические телеизмерения). Дальность действия подобных систем ограничивается погрешностью, вносимой непостоянством параметров линии связи. Практически по воздушным линиям связи дальность действия таких систем 7—10 км, по кабельным линиям связи 20—25 км. При необходимости производить телеизмерения (или телеконтроль) на больших расстояниях по проводным линиям связи или по радиоканалам применяются ТИС с унифицированным сигналом, в меньшей степени зависящим от непостоянства параметров канала связи. Примером таких систем могут быть: 1. частотные ТИС (измерительная информация передается частотой переменного тока или импульсов постоянного тока); 2. время-импульсные системы (измерительная информация передается длительностью импульсов постоянного тока или интервалами между импульсами); 3. цифровые, или, как их еще называют, кодо-импульсные ТИС (измерительная информация передается цифровым кодом). Обобщенная структурная схема одного канала частотной системы приведена на рис. 23. На выходе передающего устройства ПУ получаются сигналы в виде переменного тока или импульсов постоянного тока, частота fx которых обычно пропорциональна значениям измеряемой величины х (величина в виде частоты fx передается по каналу связи КС). Рис. 23. Обобщенная структурная схема одного канала частотной системы
На принимающей стороне приемником ПР частотно-модулированные сигналы преобразуются в напряжение постоянного тока U или ток І, измеряемые магнитоэлектрическим прибором МЭП. Сигнал передающего устройства характеризуется коэффициентом: где fmax — наибольшая частота, fmin — наименьшая частота.
Коэффициент λ определяет наибольшее изменение частоты, несущей информацию. Изменение частоты сигнала характеризуют также девиацией частоты ε, являющейся относительным изменением частоты от среднего ее значения f0. Величины λ (или εm) определяют число возможных параллельных передач по каналу связи ряда измеряемых величин путем частотного разделения измерительных каналов. От значения λ (или εm) зависят и метрологические характеристики системы. Частотные системы начали применять с начала 30-х годов и до последнего времени в нашей стране они были наиболее распространенными. В цифровых телеизмерительных (кодо-импульсных) системах измерительная информация передается по каналу связи импульсными кодами. Обычно применяются коды, в которых используются два символа: «0» и «1». Для удобства передачи информации и ее расшифровки применяют, как правило, равномерные коды, которые характеризуются постоянным числом элементов в кодовых комбинациях. Известны различные равномерные коды. Основными критериями оценки кодов для цифровых систем являются: 1. число квантов шкалы измерений на один символ кода, помехозащищенность кода, 2. сложность цифровой формы представления результатов измерений, ширина полосы пропускания частот в канале связи. Наиболее экономичным по числу символов в каждой комбинации является двоичный код. Например, при разбиении шкалы измерений на 100 квантов двоичный код будет содержать 7 символов, единично-десятичный — 20 символов. Единично-десятичный код удобен для цифрового воспроизведения измеряемой величины, а поэтому код на приемной стороне преобразуется в параллельный единично-десятичный код. Рис. 24. Варианты кодовых сигналов для цифровых телеизмерительных систем: а) позиционно-импульсный кодовый сигнал; б) позиционный кодовый сигнал; в) кодовый сигнал с отличием символов «0» и «1» в виде длительности импульсов.
На рис. 24 показаны варианты кодовых сигналов. Рисунок 24, а иллюстрирует позиционно-импульсный кодовый сигнал — значащие импульсы разделены интервалами, рис. 24, б — позиционный кодовый сигнал и рис. 24, в — кодовый сигнал с отличием символов «0» и «1» в виде длительности импульсов. Позиционные коды имеют преимущество перед позиционно-импульсными кодами, так как при их передаче по каналу связи требуется меньшая полоса частот, что очевидно на основании зависимости: где fmax — граничная частота, пропускаемая данным каналом связи; k — коэффициент.
Наличие помех в канале связи может привести к искажению кода, т. е. к погрешности телеизмерений. Для повышения помехоустойчивости телеизмерительных систем применяют коды с обнаружением ошибок, вызванных помехами. Принцип построения таких кодов базируется на создании некоторой избыточности, которая заключается в том, что из всех возможных кодовых комбинаций выбирается их часть, подчиняющаяся определенному закону. Остальные комбинации считаются запрещенными. Очевидно, что при таком построении кодов может быть выявлена лишь часть ошибок, так как не исключена возможность такого искажения кода помехами, когда одна разрешенная комбинация переходит при искажении кода помехой в другую разрешенную комбинацию, что приводит к погрешности. Простейшим примером двоичного кода с обнаружением ошибок является код с контролем четности (или нечетности) числа единиц в каждой кодовой комбинации. Для достижения этой цели кодовая комбинация дополняется единицей или нулем, чтобы число единиц в каждой кодовой комбинации было четным (или нечетным). При контроле по четности передающее устройство при таком коде должно иметь дополнительный блок, проверяющий выходной сигнал на четное число единиц, и в случае нечетного их числа в дополнительном разряде формировать единицу. В приемнике должна проверяться четность числа единиц, и только в этом случае может быть дано разрешение на считывание. Очевидно, что при таком коде может быть обнаружена ошибка от пропажи или появления импульса от действия помехи. Известны коды с обнаружением и большего числа искажений. На рис. 25 приведена одна из возможных структурных схем передающего устройства цифровой телеизмерительной системы. Измеряемые величины х1,..., xn посредством измерительных преобразователей ИП1,..., ИПn выражаются унифицированными сигналами Z1,..., Zn, в качестве которых обычно применяются напряжения постоянного тока (до 10 В). Коммутатор К поочередно включает сигналы Z на аналогово-цифровой преобразователь АЦП, параллельный код которого подается на преобразователь ПК параллельного кода в последовательный. Рис. 25. Структурная схема передающего устройства цифровой телеизмерительной системы Этот преобразователь управляет также блоком формирования контрольных символов (БФКС) для образования помехозащитного кода, преводит коммутатор в следующее положение; после выдачи в канал связи через выходной блок ВБ кода опрошенной измеряемой величины и после опроса всех измеряемых величин формирует так называемую синхросерию — код, используемый для цикловой синхронизации приемника. Частота опроса измеряемых величин задается генератором тактовых импульсов ГТИ. Рис. 26. Структурная схема приемного устройства телеизмерительной системы
Приемники цифровых систем можно разбить на две группы: 1. приемники с аналоговыми приборами; 2. приемники с цифроуказателями или регистрирующими приборами. Приемники с аналоговыми приборами существенно проще. На рис. 26. приведена возможная структурная схема такого приемника. Код из канала связи поступает во входной блок ВБ, в котором восстанавливаются импульсы кода, искаженные в канале связи, из-за ограниченной полосы пропускаемых частот и помех. Из ВБ сигналы поступают в преобразователь последовательного кода в параллельный ПК и далее на цифро-аналоговые преобразователи ЦАП. Блок цикловой синхронизации ЦС выделяет синхросерию и устанавливает коммутатор К в исходное положение. Далее коммутатор К поочередно подает сигналы на логические системы И синхронно и синфазно с коммутатором передающего устройства, так как генератор ГТИ синхронизирован блоком внутрицикловой синхронизации ВЦС с генератором передающего устройства. При поступлении из канала связи неискаженной кодовой комбинации блок контроля БК выдает сигнал разрешения на все схемы И, но срабатывает ЦАП того измерительного канала, который определен сигналом коммутатора. Цифровые телеизмерительные системы обладают рядом достоинств, из которых наиболее существенными являются хорошие метрологические характеристики, возможность работы по различным каналам связи, высокая помехоустойчивость и возможность ввода измерительной информации в электронные вычислительные машины для ее обработки. Но эти системы сравнительно сложные. Однако развитие микроэлектроники, создание интегральных микросхем позволяет создавать компактные и надежные конструкции блоков системы, что и обеспечивает перспективность применения систем этой группы.
Вопросы для самоконтроля 1. Что представляют собою комбинированные системы автоматического контроля? 2. Что такое телеизмерения по вызову? 3. Каковы достоїнства цифрових телеизмерительных систем?
Дата добавления: 2014-01-11; Просмотров: 3443; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |