Устройства получения информации о состоянии процесса. Исполнитель

Нормирующие преобразователи переводят выходной сигнал измерительных преобразователей с естественным выходом сигналов в унифицированный сигнал.

2. Основные характеристики устройств для получения информации.

В настоящее время в рамках комплексов АСЭТ, АСНК, АСАТ, АСПИ и других разработаны унифицированные системы взаимозаменяемых устройств для получения ин­формации о состоянии процесса. Эти системы объединяют приборы для измерения абсо­лютного, вакуумметрического, избыточного давлений, перепада давления, тяги и напора, температур, расхода жидких и газообразных сред, уровня и плотности жидких сред, вяз­кости, усилия и т.д.

Основными характеристиками устройств этой группы являются: входная величина, воспринимаемая и преобразуемая датчиком; выходная величина используемая для пере­дачи информации; статическая характеристика датчика; динамическая характеристика датчика; порог чувствительности; основная и дополнительные погрешности.

Рассмотрим подробнее основные характеристики современных устройств для по­лучения информации.

Все входные величины датчиков подразделяются на два класса: а) величины, харак­теризующие протекание процессов (ток, напряжение, перемещение, расход, сопротивле­ние, упругость, масса и т.п.); б) величины характеризующие свойства и состав веществ (концентрация, температура, влажность и т. п.).

Выходная величина, используемая для передачи информации, обычно модулирует­ся по амплитуде, по временному признаку (частота, фаза и т.д.), по кодовому признаку, а так же по пространственному признаку (чередование сигналов в каналах связи).

Наиболее приемлемой статической характеристикой для большинства датчиков является линейная характеристика. Для линеаризации датчиков, статическая характери­стика которых может быть представлена аналитическими (гладкими) нелинейностями, используются усилители - линеаризаторы.

Динамическая характеристика датчика определяется поведением датчика при изменениях входной величины и определяется внутренней структурой датчика и его эле­ментов.

Порог чувствительности датчика - минимальное изменение входной величины, вызывающее изменение выходного сигнала.

Основная погрешность датчика - максимальная разность между получаемой в нормальных эксплуатационных условиях величиной выходного сигнала и его номиналь­ным значением , определяемым по статической характеристике для данной входной ве­личины .

Дополнительные погрешности датчика - погрешности, вызываемые изменениями внешних условий по сравнению с нормальными эксплуатационными условиями.

З.Измерительные (нормирующие преобразователи).

Из рис.4.1.следует что измерительный преобразователь преобразует не стандарт­ный (естественный) маломощный сигнал от датчиков в унифицированный электрический или пневматический сигнал для связи с устройствами регулирования, индикации, регист­рации и с системами централизованного сбора данных. Измерительный преобразователь является средством измерения, служащим для выработки сигнала измерительной инфор­мации в форме удобной для передачи , дальнейшего преобразования, обработки и (или )хранения ,но непредназначенной для непосредственного восприятия наблюдателем.

Измерительный преобразователь с высокой точностью реализует однозначную функциональную зависимость между двумя физическими величинами y=f(x), где x=x(t) и y=y(t) - сигналы на входе и выходе измерительного преобразователя.

Принципы построения измерительных преобразователей могут быть рассмотрены со следующих точек зрения:

—структурная организация измерительных преобразователей; —характер преобразования сигнала на входе преобразователя;

—тип интерфейса для включения измерительного преобразователя в систему управления; —технология изготовления функциональных элементов преобразователей и их конструк­тивное исполнение.

С точки зрения структурной организации измерительные преобразователи могут быть построены в виде каскадного или последовательного, дифференциального, логомет-рического и компенсационного соединения.

В зависимости от вида сигнала на входе измерительные преобразователи разделя­ются на три группы:

1 .Преобразователи, имеющие на входе и выходе одинаковые физические величины, например, делители напряжения, измерительные трансформаторы.

2.Преобразователи, имеющие на входе и выходе различные физические величины. К ним относятся измерительные преобразователи неэлектрических величин - давления, температуры, расхода, влажности и т.д.

3.Преобразователи структуры сигнала: аналого-цифровые и цифро-аналоговые пре­образователи, преобразователи кода, преобразователи напряжения в частоту и т.д.

В зависимости от вида входного сигнала (постоянный или переменный ток и на­пряжение, изменение сопротивления или индуктивности) измерительные преобразователи строят по различным принципа измерения: по принципам выпрямителя, фазометрическо-го преобразователя, статической автокомпенсации, емкостному принципу, принципу по­хождения стрелки через « нуль», с использованием генератора с кварцевой стабилизацией частоты и др.

В настоящее время в развитие измерительных преобразователей имеется че­тыре четко выраженных направления:

—проектирование цифровых преобразователей на основе монолитных и гибридных схем с нормированием и аналого-цифровых преобразователей сигналов непосредственно в чув­ствительном элементе, с выходных модулей которых снимается последовательность им­пульсов либо цифровой код.

—проектирование измерительных преобразователей с двухпроводной схемой включении совместно с цифровыми датчиками.

—создание так называемых нормально-пассивных измерительных преобразователей, у ко­торых отсутствует выходной сигнал до тех пор, пока на схему прибора не поступит сигнал запроса.

—проектирование электронно-оптических измерительных преобразователей, в которых отсутствует электрический источник питания и которые совместимы с волоконно-оптическими каналами связи. Такие преобразователи смогут работать в особо опасных условиях из-за отсутствия электромагнитных помех в линиях питания и каналах связи.

Вопросы:

1.Какую функцию выполняют измерительные преобразователи?

2.Как подразделяются входные величины датчиков?

З.Как делятся измерительные преобразователи в зависимости от вида сигнала на

входе?

Литература: 1. «Элементы систем автоматического управления и контроля.» Н.И. Подлесный, В.Г. Рубанов.

{/spoilers}