5.5. Принципы выполнения устройств телеизмерения

Для передачи на расстояние значений параметров контролируе­мого производственного процесса применяются устройства телеиз­мерения. Особенностью телеизмерения, отличающей его от других видов измерений, является преобразование измеряемой величины в форму, удобную для передачи по каналу связи. При этом исходную величину преобразуют сначала в промежуточную, которая изменя­ется во времени по тому же закону, что и контролируемая величина, и носит название аналога контролируемой величины. Электричес­кий аналог затем преобразуется в сигнал, удобный для передачи по каналу связи. Цель преобразования заключается главным образом в том, чтобы свести к минимуму погрешности, вносимые каналом свя­зи, обеспечить необходимую помехоустойчивость и быстродействие. В приемном устройстве полученный по каналу связи сигнал преоб­разуется в вид, удобный для отображения на сигнальных табло.

При телеизмерении, как и при других измерениях, точность оцени­вается по абсолютной, относительной и приведенной погрешности.

Абсолютная погрешность определяется по выражению

(5.1)

где А_П — показания прибора на приемной стороне;

А_Д — действительное значение контролируемой величины.

Относительная погрешность определяется по выражению

Приведенная погрешность определяется выражением

(5.3

где А_тах — максимальное значение измеряемой величины.

Информация, передаваемая по системе телеизмерения, может из­меняться во времени непрерывно или скачкообразно. Такой же ха­рактер имеют и сигналы; их соответственно называют непрерывны­ми и дискретными. В системах с непрерывными сигналами с помо­щью электрического аналога контролируемой величины модулируют переносчик информации аналогично тому, как это было описано в первой главе.

Классификация систем телеизмерения (ТИ) осуществляется по раз­личным признакам: по принципу действия, по дальности действия, по роду измеряемой величины и т.д.

Наиболее часто для устройств телеизмерения применяют класси­фикацию по параметрам переносчика информации. В соответствии с этой классификацией системы ТИ делятся на:

- системы интенсивности, которые используют в качестве пере­носчика постоянный ток, модулируемый по амплитуде;

- импульсные системы, в которых в качестве переносчиков инфор­мации используется периодическая последовательность импульсов;

- частотные системы, характеризуемые тем, что в качестве пере­носчика информации используются импульсы постоянного тока или переменный ток, причем частота импульсов или частота переменно­го тока зависят от значения контролируемой величины

- кодовые системы характеризуются тем, что измеряемая величи­на преобразуется и передается по каналу связи в виде цифрового кода, т.е. определенной комбинации импульсов (кодоимпульсная модуля­ция — КИМ).

Системы интенсивности являются устройствами ТИ ближнего действия, так как с увеличением дальности передачи возрастают токи утечки и сопротивление линий связи, в результате чего снижается точность ТИ. Импульсные и частотные системы относятся к устрой­ствам ТИ дальнего действия и могут использоваться для передачи телеизмерительной информации в системах телемеханики устройств электроснабжения железных дорог.

Частотные системы ТИ позволяют передавать информацию по занятым линиям связи без дополнительной аппаратуры частотного уплотнения, при этом несущая частота устройства ТИ размещается в свободной части частотного диапазона линии.

Импульсные устройства ТИ подразделяются на частотно-импуль­сные (с ЧИМ модуляцией), времяимпульсные (с ШИМ модуляцией), фазоимпульсные (с ФИМ модуляцией), кодоимпульсные (с КИМ модуляцией).

Кодовые системы ТИ при использовании КИМ модуляции дают возможность обеспечить любую требуемую точность, позволяют обойтись без специальных каналов связи ТИ и передавать кодовые комбинации ТИ по системе телесигнализации.

Принцип выполнения этой системы заключается в том, что не­прерывная функция времени F(t) квантуется (заменяется дискретной) по амплитуде или по времени. Каждое дискретное значение переда­ется определенной кодовой комбинацией.

На рис. 5.9 представлена структурная схема кодоимпульсной сис­темы ТИ, которая состоит из датчика Д (первичного преобразовате­ля измеряемой величины), аналогоцифрового преобразователя

(АЦП), блоков разделения элементов сигнала, линейных передатчи­ка (ЛП) и приемника (ЛПр) канала связи, линии связи, декодирую­щего устройства (ДКУ) и цифрового индикатора (ЦИ).

Измеряемая величина F{t) преобразуется с помощью датчика в аналог U(t), поступающий на преобразователь АЦП, на выходе ко­торого образуется сигнал в виде кодовой комбинации. Элементы сигнала разделяются с помощью блока РЭС и поступают на аппара­туру канала связи, на выходе с которого элементы сигнала попада­ют в блок РЭС, преобразуясь в вид, удобный для декодирования в блоке ДКУ. Далее сигнал в виде числа, соответствующего значению величины F(t), поступает на цифровой индикатор, который визуаль­но воспроизводит результат измерения.

Применение дискретных сигналов в кодовых системах ТИ позво­ляет объединить их с системами ТУ и ТС в единую комплексную си­стему телемеханики. В этом случае для передачи кодовых комбина­ций ТИ используются устройства ТС. Это осуществлено в системе телемеханики электрифицированных железных дорог «Лисна». В ней с помощью устройств ТИ осуществляется передача уровня напряже­ния в контактной сети, линиях автоблокировки, а также расстояния в них до места к.з.