- •Вимірювання неелектричних величин
- •Основні поняття та визначення
- •1.1 Реєстрація фізичних величин
- •1.1.1 Способи сприйняття відомостей про об’єкти дослідження
- •1.1.2 Способи реєстрації значень фізичних величин
- •1.1.3 Перетворення фізичних величин
- •1.2.Основні поняття вимірювань
- •1.2.1. Вимірювання і вимірювальна інформація
- •1.2.2. Вимірювальні сигнали, перетворення вимірювальних сигналів, форми вимірювальної інформації
- •1.2.3. Принцип, метод, режим, алгоритм і процес вимірювання
- •1.2.4 Методики виконання вимірювань
- •1.2.5. Лічба, контроль, розпізнавання образів, діагностика стану об'єктів і їх зв'язок з вимірюваннями
- •1.2.6. Засоби, методи і алгоритми контролю
- •1.3. Класифікація вимірювань
- •1.3.1. Види вимірювань за способом одержання вимірювальної інформації
- •1.3.2. Абсолютні і відносні, аналогові і цифрові, звичайні та статистичні вимірювання
- •1.3.3. Класифікація методів вимірювань згідно з дсту 2681-94
- •1.4. Засоби вимірювальної техніки
- •1.4.1. Класифікація засобів вимірювань
- •1.4.2. Класифікація вимірювальних приладів
- •1.4.3. Поняття еталона, зразкових і робочих засобів вимірювань
- •1.4.4 Класифікація вимірювальних перетворювачів
- •1.5. Структура засобів вимірювань
- •1.5.1. Принцип дії, вимірювальне коло і види схем засобів вимірювань
- •1.5.2. Структурні схеми і види перетворень
- •1.5.3. Узагальнена структурна схема вимірювальної інформаційної системи
- •Контрольні запитання:
- •Вимірювання геометричних розмірів
- •2.1 Вимірювання лінійних та кутових розмірів
- •2.2 Вимірювання товщини шару покриття
- •2.3 Вимірювання рівнів
- •Контрольні запитання:
- •Вимірювання механічних зусиль
- •3.1 Загальні відомості
- •3.2 Вимірювання механічних напружень
- •В цьому випадку температурна похибка також виключається, а чутливість мостового кола збільшується в двічі.
- •3.3 Вимірювання механічних сил та тиску
- •Якщо досягається рівність між крутним та компенсувальним моментами
- •3.4 Вимірювання крутних моментів
- •Вимірювання параметрів руху твердих тіл
- •4.1 Загальні відомості
- •4.2 Вимірювання параметрів лінійного руху
- •4.3 Вимірювання параметрів вібрацій
- •4.4 Вимірювання параметрів обертового руху
- •З певним наближенням можна вважати, що амплітуда вихідних імпульсів
- •Контрольні запитання:
- •Вимірювання хімічного складу та властивостей речовин
- •5.1 Загальні відомості
- •5.2 Вимірювання хімічного складу і концентрації рідини
- •5.3 Вимірювання концентрації водневих іонів, рH-метри
- •5.4 Аналіз складу газів
- •Контрольні запитання:
- •Вимірювання електричних величин
- •Вимірювання малих напруг, струмів і зарядів
- •6.1 Вимірювані величини і методи вимірювань
- •6.2 Безпосередні вимірювання малих напруг, струмів та зарядів. Гальванометри
- •6.3 Межа чутливості електромеханічних приладів
- •6.4 Вимірювання малих напруг, струмів та зарядів, що грунтуються на їх попередньому підсиленні
- •6.5 Межа чутливості електричних підсилювачів малих сигналів
- •6.6 Боротьба з завадами при вимірюванні малих сигналів
- •Контрольні запитання:
- •Лекція7 методи вимірювань високих напруг і великих струмів
- •7.1 Загальні положення, методи вимірювань
- •7.2 Вимірювання струмів і напруг методом масштабного перетворення
- •7.2.1 Вимірювання великих струмів
- •7.2.2 Метод паралельного з’єднання шунтів
- •7.2.3 Вимірювання високих постійних і змінних напруг
- •7.3 Вимірювання високих напруг електромеханічними приладами
- •7.4 Електромагнітні методи
- •7.4.1 Вимірювання струмів, що грунтуються на гальваномагнітних ефектах
- •Прилади з немагнітним інтегруючим контуром. Прилади з немагнітним інтегруючим контуром складаються з ряду пх, що оточують шину зі струмом (рис. 7.7). Для цього випадку справджується наближене рівняння
- •7.4.2 Вимірювання струмів методом ядерного магнітного резонансу (ямр)
- •7.4.3 Метод компарування
- •7.5 Електрофізичні методи вимірювань великих струмів і високих напруг
- •7.5.1 Газорозрядний метод
- •Електродами
- •7.5.2 Метод прискоення заряджених частинок
- •7.5.3 Електрооптичні методи вимірювань великих струмів і високих напруг
- •7.6 Вимірювання великих струмів, що базуються на ефекті Фарадея
- •7.7 Вимірювання високих напруг з використанням електрооптичних ефектів Керра і Поккельса
- •Контрольні запитання:
- •Методи вимірювань потужності і енергії
- •8.1 Потужність, енергія і методи їх вимірювань
- •8.2 Вимірювання енергії за допомогою електро-механічних перемножувачів
- •8.3 Вимірювання енергії однофазного змінного струму. Індукційні лічильники електроенергії
- •8.4 Вимірювання енергії за допомогою електронних перемножувачів
- •8.4.1 Модуляційний метод вимірювання потужності
- •Модуляційним методом
- •8.4.2 Вимірювання потужності методом статистичних випробувань (метод Монте-Карло)
- •8.5 Калориметричний (тепловий) метод вимірювання потужності й енергії
- •Контрольні запитання:
- •Лекція9 методи вимірювань кута фазового зсуву
- •9.1 Основні поняття та визначення
- •9.2 Вимірювання кута фазового зсуву методами прямого перетворення
- •9.2.1 Вимірювання кута фазового зсуву осцилографічними методами
- •Та синусоїдної розгорток
- •9.2.2 Вимірювання кута фазового зсуву з перетворенням його на струм чи напругу
- •9.2.3 Вимірювання кута фазового зсуву з перетворенням його на код
- •9.3 Вимірювання кута фазового зсуву методом зрівноважувального перетворення
- •9.4 Кореляційний та ортогональний методи вимірювання кута фазового зсуву
- •Кфз кореляційним методом
- •Контрольні запитання:
- •Лекція10 магнітні вимірювання
- •10.1 Основні магнітні величини та їх міри
- •10.2 Вимірювальні перетворювачі магнітних величин
- •Квантові перетворювачі базуються на використанні атомних, ядерних та електронних резонансних явищ , що виникають при збудженні атомів деяких речовин зовнішнім магнітним полем.
- •10.2.1 Індукційні та фероіндукційні перетворювачі
- •10.2.2 Гальваномагнітні перетворювачі
- •10.2.3 Квантові перетворювачі
- •10.3 Вимірювання параметрів магнітного поля. Пристрої для створення магнітного поля
- •10.3.1 Вимірювання магнітного потоку
- •10.3.2 Вимірювання індукції
- •10.3.3 Вимірювання різниці магнітних потенціалів
- •10.4 Вимірювання магнітних характеристик феромагнетиків
- •10.4.1 Намагнічуючі пристрої і досліджувані зразки
- •10.4.2 Визначення статичних характеристик
- •10.4.3 Визначення динамічних характеристик
- •Складових питомого магнітного опору феромагнетика від індукції Контрольні запитання:
- •Перелік використаних джерел
1.2.2. Вимірювальні сигнали, перетворення вимірювальних сигналів, форми вимірювальної інформації
Кожний вид фізичного поля проявляє себе через хвильові процеси (сигнали), наприклад, акустичні, електромагнітні. Оптичні, теплові, іонізуючі випромінювання. Термін «сигнал» від латинського signum - знак. Сигнали є умовними знаками для передавання повідомлень, в яких закладена певна інформація.
За визначенням, що є у нормативній документації, прийнято, що:
- сигнал - фізичний процес, який може бути об’єктом досліджень;
- інформація - один із параметрів вимірювального сигналу;
- інформативний параметр сигналу - параметр, функціонально пов'язаний з вимірюваною величиною чи такий, що має задане значення;
- сигнал вимірювальної інформації - матеріальний носій вимірювальної інформації, який діє на виході технічного засобу реалізації інформації.
В інформаційно-вимірювальній техніці (ІВТ) як і в техніці зв'язку, сигналом називається матеріальний носій інформації, який фізично є енергетичним процесом. Тому вимірювальний сигнал - енергетичний носій вимірювальної інформації. Активна (але не пасивна) фізична величина сталої інтенсивності - граничний випадок енергетичного процесу; отже вона може стати сигналом. Пасивна (параметрична) фізична величина, хоча є матеріальним носієм інформації, однак не є сигналом, бо фізично не є енергетичним процесом і сама не може проявити свій розмір, у якому міститься вимірювальна інформація. Її можна отримати, якщо сформувати вимірювальний сигнал, використовуючи цю пасивну фізичну величину, і далі, при необхідності, перетворити його так, щоб вимірювальна інформація набула форми, в якій вона придатна для використання за призначенням.
Добування вимірювальної інформації про розміри фізичних величин здійснюється формуванням і перетворенням вимірювальних сигналів шляхом модуляції і кодування за допомогою засобів вимірювань з використанням допоміжних технічних засобів, в тому числі обчислювальних. Для формування і перетворення вимірювальних сигналів, обов'язковою є наявність відповідного носія, здатного сприймати вимірювальну інформацію і відображати її у вигляді зміни (приросту) своїх інформаційних параметрів.
Основу процесів відображення інформації при формуванні і перетворенні вимірювальних сигналів становлять модуляція і кодування, які органічно пов'язані між собою і окремо не існують. Модулюються інформаційні параметри носія інформації, а кодується вимірювальна інформація. Кодування - відображення різноманітності однієї множини різноманітністю іншої. Відображення фізичним аналогом називається аналоговим кодуванням. Відображення інформації умовними знаками (символами), зокрема цифровими, називається цифровим кодуванням. Відповідно до цього відрізняють аналогові та цифрові вимірювальні сигнали і аналогову та цифрову форми вимірювальної інформації.
Неперервний чи дискретний за часом або простором, континуальний або квантовий за рівнем вимірювальний сигнал є аналоговим. Дискретний і квантовий аналоговий сигнал, будучи дискретним, стає цифровим тільки після цифрового кодування. Цифровий сигнал завжди дискретний, але терміни "цифровий" і "дискретний" ототожнювати не можна. Не можна також називати кодом цифрове значення величини, а також її числове значення.
Звернемо увагу на відмінність термінів "інформаційний" та "інформативний" параметри. Інформаційним називається такий параметр носія інформації, який може сприймати інформацію при формуванні чи перетворенні вимірювального сигналу. Інформативний параметр носія інформації - це вже якийсь конкретний параметр, який відображає інформацію. В противагу до нього всі інші параметри носія інформації називають неінформативними.
Перетворення вимірювальних сигналів, очевидно, не є самоціллю, це - спосіб матеріальної реалізації перетворення вимірювальної інформації, а саме
YY(X)=K{X}=K{MX1X}= K{MX}K{1X}=MY1Y, (1.2)
де 1X, 1Y, MX, MY одиниці та істинні числові значення (інформація) перетворюваної Х на Y величин згідно з кодом К , причому через наявність похибок перетворення мають місце втрати кількості інформації.