1. Классификация современных измерительных устройств.
Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.
По способу представления информации (показывающие или регистрирующие):
-Показывающий измерительный прибор — измерительный прибор, допускающий только отсчитывание показаний значений измеряемой величины.
-Регистрирующий измерительный прибор — измерительный прибор, в котором предусмотрена регистрация показаний. Регистрация значений может осуществляться в аналоговой или цифровой формах. Различают самопишущие и печатающие регистрирующие приборы.
По методу измерений:
-Измерительный прибор прямого действия — измерительный прибор (манометр,амперметр), в котором осуществляется одно или несколько преобразований измеряемой величины и значение её находится без сравнения с известной одноимённой величиной.
-Измерительный прибор сравнения — измерительный прибор, предназначенный для непосредственного сравнения измеряемой величины с величиной, значение которой известно.
По форме представления показаний:
-Аналоговый измерительный прибор — измерительный прибор, показания которого или выходной сигнал являются непрерывной функцией изменений измеряемой величины.
-Цифровой измерительный прибор — измерительный прибор, показания которого представлены в цифровой форме.
По другим признакам:
-Суммирующий измерительный прибор — измерительный прибор, показания которого функционально связаны с суммой двух или нескольких величин, подводимых к нему по различным каналам.
-Интегрирующий измерительный прибор — измерительный прибор, в котором значение измеряемой величины определяются путём её интегрирования по другой величине.
По способу применения и конструктивному исполнению (стационарные, щитовые, панельные, переносные);
По принципу действия учётом конструкции (с подвижными частями и без подвижных частей);
По характеру шкалы и положению на ней нулевой точки (равномерная шкала, неравномерная, с односторонней, двухсторонней (симметричной и несимметричной), с безнулевой шкалой);
По конструкции отсчётного устройства (непосредственный отсчёт, со световым указателем — световым зайчиком, с пишущим устройством, язычковые — вибрационные частотомеры, со шкалой на оптоэлектронном эффекте — люминофор, ЖК, СИД светоизлучающий диод);
По точности измерений (нормируемые и ненормируемые — индикаторы или указатели);
По виду используемой энергии (физическому явлению) — электромеханические, электротепловые, электрокинетические, электрохимические;
По роду измеряемой величины (вольтметры, амперметры, веберметры, частотомеры, варметры и т. д.).
Для измерительных приборов характерен следующий ряд параметров:
Диапазон измерений — область значений измеряемой величины, на который рассчитан прибор при его нормальном функционировании (с заданной точностью измерения).
Порог чувствительности — некоторое минимальное или пороговое значение измеряемой величины, которое прибор может различить.
Чувствительность связывает значение измеряемого параметра с соответствующим ему изменением показаний прибора.
Точность — способность прибора указывать истинное значение измеряемого показателя (предел допустимой погрешности или неопределённость измерения).
Стабильность — способность прибора поддерживать заданную точность измерения в течение определенного времени после калибровки.
2. Структура измерительного канала цифровых устройств.На вход системы поступает в общем случае аналоговый сигнал S(t), сформированный информационным устройством (или датчиком), являющимся источником данных. Сигнал S(t) рассматривается как реализация случайного процесса. Цепь преобразования данных одного устройства (или датчика) в многоканальной системе образует измерительный канал.
В блоке подготовки сигнал подвергается предварительной аналоговой обработке – согласование, усиление (приведение амплитуды к динамическому диапазону устройства выборки и хранения – УВХ), полосовая фильтрация (ограничение полосы частот сигналов для корректной оцифровки).
Поскольку подсистема обработки в ИИС является цифровой системой, то каждый сигнал подвергается процедуре аналого-цифрового преобразования в модуле АЦП. Последовательность отсчетов от различных измерительных каналов объединяется в общий поток для последующего ввода в компьютер или передачи по каналу связи. В ряде случаев могут применяться устройства сжатия данных (либо сжатие осуществляется после ввода данных в компьютер – программные методы сжатия).
____________________________________________
Подсистема передачи включает кодер и декодер канала связи, передающее и приемное устройства и собственно канал связи (среда с антенными устройствами). Кодер и декодер осуществляют помехоустойчивое кодирование и декодирование сигналов с целью дополнительной защиты передаваемых сообщений от помех в канале связи и могут отсутствовать при наличии качественного канала.
Восстановление исходного аналогового сообщения по цифровым отсчетам с допустимой погрешностью производится на приемной стороне. В современных системах восстановление непрерывного сообщения, как правило, не выполняется, поскольку регистрация, хранение и обработка информации выполняются в цифровом виде, но принципиальная возможность восстановления предусматривается.
Измерительные системы в “чистом виде” – мониторинг, диагностика, контроль, научные исследования, системы реального времени.