Цифровые измерительные приборы

Реферат

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦИФРОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Измерительный прибор — средство измерений, предназначенное для получения значений измеряемой физической величины в установленном диапазоне.

Часто измерительным прибором называют средство измерений для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия оператора.

Классификация

По методу измерений:

Измерительный прибор прямого действия — измерительный прибор, например, 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:

По роду измеряемой величины:

  • для измерения характеристик электрического тока (амперметр, вольтметр, мультиметр)
  • измеряющие давление;
  • измеряющие температуру;
  • для измерения расхода, количества, состава, уровня, состояния вещества
  • для измерения геометрических величин;
  • для измерения механических величин;
  • для физико-химических измерений;
  • для измерения времени и частоты;
  • для радиотехнических измерений;
  • для магнитных измерений;
  • для акустических измерений;
  • для измерения ионизирующих излучений.

По способу получения данных приборы измерения делятся на:

  • Показывающие — демонстрируют значение измерения величины в данный момент времени (тестер, частотомер);
  • Регистрирующие — предназначены для автоматической записи измеряемой величины за время работы прибора;
  • Сигнализирующие — снабжены световой или звуковой сигнализацией, срабатывающей в случае достижения измеряемой величиной заданного значения (тестер определения напряжения);
  • Регулирующие — предназначены для автоматического поддержания конкретного значения измеряемой величины;
  • Измерительные автоматы — это устройства, которые по результатам проведенных измерений выполняют некоторую последовательность действий, согласно заложенной программе.

Современные средства контроля и измерений размеров изделий для машиностроения

6 стр., 2743 слов

Применение динамических характеристик средств измерения при измерении ...

... измеряемой величины. Так при одинаковой абсолютной погрешности двух измеренных линий точнее измерена та, длина которой больше. погрешность измерение систематическая случайная 2. Динамические характеристики средств измерений Полные динамические характеристики, Полная динамическая ... при сложных измерениях и в мало изученных областях исследования. Погрешности измерительных приборов в значительной ...

Важнейшую роль в обеспечении качества и конкурентоспособности продукции практически всех отраслей промышленности играет контрольно-измерительная техника, в которой особое место занимают средства измерения и контроля геометрических параметров ответственных деталей, узлов машин и механизмов.

В последние годы были созданы и выпускаются универсальные приборы и инструменты с цифровым электронным отсчетом, уникальные средства контроля прецизионных зубчатых колес и передач, приборы активного контроля и подналадчики для всех видов финишного станочного оборудования, комплекс приборов для контроля ответственных деталей колесных пар железнодорожного транспорта, приборы для контроля резьб и параметров труб нефтяного сортамента, средства контроля деталей компрессоров, подшипников, ряд специализированных приборов для различных отраслей машиностроения.

В основу создания нового поколения средств контроля и измерений геометрических параметров изделий положены следующие исходные принципы:

  • использование перспективной элементной базы для автоматической обработки результатов контроля;
  • цифровое представление измерительной информации;
  • возможность выдачи цифровой информации на внешние устройства обработки, управления и регистрации;
  • паспортизация результатов измерений;
  • возможность встройки в автоматизированные технологические комплексы.

На базе различных измерительных систем разработана гамма современных цифровых универсальных приборов контроля геометрических параметров прецизионных деталей (индуктивные пробки для контроля диаметров, толщиномеры, глубиномеры, штангенрейсмасы).

Разработана и поставляется портативная измерительная система с индуктивным преобразователем и автономным питанием, имеющая переключаемые диапазоны измерений от 0,04 до 4 мм и дискретность отсчета 0,01; 0,1 и 1 мкм.

Универсальные приборы применяются во многих отраслях машиностроения.

1. Глубиномер с цифровым отсчетом БВ-6389- предназначен для измерения глубины уступов, проточек, выточек и пазов в деталях машин в условиях любых машиностроительных предприятий.

Диапазон измерений — до 200 мм. Дискретность отсчета — 1 мкм

2. Толщиномер с цифровым отсчетом БВ-6392- предназначен для измерения наружных размеров и толщин деталей.

3. Пробка индуктивная с электронным модулем цифровой измерительный прибор контроль машиностроение

БВ-3348-предназначена для Контроля внутреннего диаметра (10 ? 120 мм) и формы отверстия с диапазоном измерений до ±250 мкм. Дискретность отсчета — 1 мкм

Серьезное внимание уделяет проблеме метрологического обеспечения производства ответственных резьбовых деталей. В рамках работ по этому направлению разработан комплекс индикаторных приборов для контроля параметров резьбы (шага, высоты и угла профиля, среднего диаметра и конусности резьбы), а также электронные цифровые приборы для контроля диаметров и прямолинейности отверстий труб, пригодные в том числе и для контроля труб погружных штанговых насосов. Созданы также электронные цифровые приборы для контроля конусности калибров-колец (ручной) и для контроля конусности и шага резьбы конических калибров-колец. Допускаемая погрешность приборов не превышает нескольких микрон. Указанные средства контроля обеспечивают измерение всех нормируемых параметров резьбы, включая калибры, образцовые детали, а также важнейших параметров гладкой части резьбовых деталей. Широко внедрены на ряде трубных, машиностроительных заводов и заводов по производству нефтегазового оборудования. Результаты контроля обрабатываются, запоминаются, выводятся на табло электронного блока и на печатающее устройство. Модули контролируемых зубчатых колес 7-12мм, диаметры 126-1000мм. Разработаны также две модификации цифровых нормалемеров, предназначенных для определения отклонения и колебания длины общей нормали цилиндрических зубчатых колес внешнего зацепления.

5 стр., 2172 слов

Автоколлимационные зрительные трубы. Широкоугольные коллиматоры. ...

... изготовления и положения оптических деталей приборов и их влияние на отклонение параметров оптических систем При ... измерения углов и пирамидальности призм. Измерения углов на гониометре Г-1 осуществляются бесконтактным методом по лимбу с помощью автоколлиматора. Основные параметры ... отсчетов дает искомую величину числовой апертуры А. Контроль определения числовой апертуры А можно провести вычислением ...

Предел измерения длины общей нормали 0…120 или 50-320мм. В последние годы создано новое поколение приборов активного контроля, предназначенных для управления процессом обработки валов, отверстий и плоских поверхностей с непрерывной и прерывистой поверхностью на кругло- и внутришлифовальных станках-автоматах, полуавтоматах и станках с ЧПУ, отличающееся от ранее выпускавшихся существенно более высоким техническим уровнем (повышение в 1,5-2раза быстродействия и точности, уменьшение в 2-3раза габаритов, массы, энергопотребления, расширение технологических возможностей, использование единого для всей гаммы приборов активного контроля одной и той же модели малогабаритного электронного отсчетно-командного устройства на микропроцессорной базе).

Гамма включает 7 основных моделей приборов с различными исполнениями и закрывает контроль деталей при всех видах шлифования, кроме бесцентрового. Диапазон размеров контролируемых валов и отверстий -2,5…200мм, дискретность цифрового отсчета -0,1 -1 мкм.

Разработаны также подналадчики для круглошлифовальных бесцентровых, токарных, сверлильно-фрезерно-расточных станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, гибких модулей и систем, унифицированные по механической и электронной части с приборами активного контроля.. Подналадчики обеспечивают контроль внутренних и наружных размеров при изготовлении деталей и выдачу в систему управления станками информации о необходимой подналадке оборудования.

Для контроля диаметра колес по кругу катания колес после их обточки на токарном станке создан специализированный прибор, позволяющий контролировать колеса диаметром 800…1200мм. В приборе используется угловой фотоэлектрический преобразователь. Результаты измерений обрабатываются, запоминаются и выводятся на табло электронного блока.

К особой группе следует отнести специализированные электронные цифровые приборы, созданные по заявкам отдельных предприятий различных отраслей промышленности. К этой группе относятся приборы для контроля углов хвостовиков лопаток рабочих компрессорных двигателей, рабочей поверхности профиля поршневых колец, для контроля и сортировки поршня по внутреннему диаметру. Измерительная система для контроля деталей типа тел вращения, позволяющая контролировать отклонения формы (круглость, овальность, огранка, волнистость) и расположения поверхностей (отклонения от перпендикулярности, соосность, радиальное биение).

12 стр., 5857 слов

«Технические измерения и приборы» : «Расчет сужающего устройства» » Мы с АГНИ

... непрерывном контроле расхода и объема жидкости, закачиваемой в пласт. Измерение расхода сырья, полуфабрикатов, реагентов и ... и его смазывающей способности. В технических условиях на некоторые турбинные расходомеры установлен шестилетний межповерочный срок нормальной работы. ... стандартного сужающего устройства, дифманометра, приборов для измерения параметров среды и соединительных линий. В комплект ...

Параметры контролируемых деталей: диаметры валов 1…250 мм, отверстий — 7…250 мм, длина до 250 мм, масса до 10 кг. Погрешность измерений: отклонений формы — 2 мкм, расположения поверхностей -4мкм. Эта система может использоваться на любых машиностроительных производствах. Несколько модификаций электронных цифровых приборов для контроля радиального и осевого зазоров большой номенклатуры подшипников (внутренние диаметры от 17 до 260 мм, внешние — от 32 до 360 мм).

Погрешность при контроле радиального зазора — 0,010 — 0,065 мкм, осевого зазора — 0,05-0,397 мкм для подшипников разных размеров. Эти приборы (рис.3, 4) оснащены встроенными электронными блоками. В основном они поставляются авиационным предприятиям.

1. Прибор для контроля радиальных зазоров подшипников мод. БВ 7660.

2. Прибор для контроля осевых зазоров подшипников мод. БВ-7661.

Электронный профилометр портативный для измерения параметров шероховатости методом ощупывания плоских и цилиндрических (наружных и внутренних) поверхностей ответственных деталей.

Измеряемые параметры -Ra/Rq/Rz/Rmax/Sm. Основная относительная погрешность измерения — не более 2,5%.

2. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АНАЛОГОВЫХ И ЦИФРОВЫХ ПРИБОРОВ

Не следует считать, что ЦИП в будущем полностью вытесняет аналоговые приборы. Аналоговые приборы просты и надежны. В тех случаях, когда оператору необходимо следить за уровнями изменяющихся во времени сигналов, стрелочные указатели более удобны из-за наглядности представления об изменениях величины, о ее минимальном значении, приближении к порогу и т. п.

По результатам, полученным на основе опыта производства и эксплуатации аналоговых и цифровых приборов, можно обобщенно сравнить аналоговые и цифровые приборы в координатах «точность» и «быстродействие», «стоимость» и «сложность».

Каждый аналоговый и цифровой прибор можно изобразить одной точкой на плоскости в координатах «точность» и «быстродействие», а затем полосы, заполненные точками, сжать в обобщенные кривые, представленные на рис. 2.1.

Рис. 2.1 Сравнение аналоговых и цифровых измерительных устройств

На основе полученных зависимостей можно сделать следующие выводы. В области средней и высокой точности цифровые приборы имеют значительно более высокое быстродействие, чем аналоговые, а в области наиболее высокого быстродействия более высокую точность имеют аналоговые приборы (рис. 2.1, а).

Большая часть цифровых приборов имеет высокое быстродействие, но их возможная точность в этой области резко уменьшается, так как дальнейшее увеличение быстродействия после использования самых быстродействующих ключей возможно путем уменьшения числа ступеней квантования по значению, т.е. снижением точности. Точность аналоговых приборов с повышением быстродействия также уменьшается, но с определенного значения более медленно, чем у цифровых. Это объясняется использованием в аналоговых приборах с наиболее высоким быстродействием в качестве выходной величины перемещения почти безынерционного луча.

Если аналогичное изображение совокупности всех цифровых и аналоговых измерительных приборов представить в координатах стоимости прибора и сложности решаемой измерительной задачи, то получим кривые, представленные на рис. 2.1, б. Анализируя их можно прийти к следующим выводам:

13 стр., 6465 слов

Метрологическое обеспечение и стандартизация измерений напряжения и тока

... Электроизмерительные приборы для измерения тока и напряжения подразделяются на: электромеханические (магнитоэлектрической системы, электродинамические, электромагнитные с подвижным магнитом, индукционной системы, электромагнитные) и электронные (см. Приложение). Основной целью курсовой работы является ...

1) менее сложные измерительные задачи с меньшими затратами решаются аналоговыми приборами;

2) более сложные измерительные задачи, например задачи измерительно-информационных систем, обрабатывающих результаты измерения по сложной программе, с меньшими затратами решаются автоматически цифровыми измерительными устройствами;

3) при повышении быстродействия элементов цифровых приборов точка пересечения кривых в координатах «точность» и «быстродействие» сдвигается вправо, расширяя зону, в которой более совершенны цифровые приборы;

4) применение микропроцессоров, позволяющее уменьшить число корпусов микросхем в ЦИП, снижает их стоимость. Это приводит к сдвигу точки пересечения кривых в координатах «стоимость» и «сложность» влево, что еще в большей степени расширяет зону, в которой более экономичны цифровые измерительные приборы.

3. ПРИМЕР СОВРЕМЕННОГО ЦИФРОВОГО ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРИБОРА

ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ СК6-13

Рис. 3.1 Внешний вид цифрового измерителя нелинейных искажений СК6-13

Автоматизированный цифровой прибор СК6-13 предназначен для измерения коэффициента гармоник при работе со встроенным генератором и среднеквадратического значения напряжения. Измеритель СК6-13 состоит из измерителя нелинейных искажений и перестраиваемого синхронно с ним генератора, что позволяет повысить производительность измерений при сокращении необходимых измерительных средств. Прибор СК6-13 обеспечивает автоматическое и ручное переключение пределов измерения, возможность запоминания значений частоты и напряжения генератора, вывод результата измерения на печать.

Основные технические характеристики прибора СК6-13

1. Диапазон рабочих частот: при измерений коэффициента гармоник — 10 Гц — 120 кГц; при измерении напряжения — 10 Гц — 600 кГц;

2. Диапазон измерения коэффициента гармоник (для входных напряжений 0.1… 100 В) 0,003-100% на пределах 0.01, 0.1, 1, 10, 100%;

3. Диапазон измерения среднеквадратического значения напряжения синусоидальной и искаженной формы (с КГ не более 30%) — 100 мкВ … 100 В на пределах 1, 10, 100 мВ;

4. 1, 10, 100 В в частотном диапазоне 10 Гц . . . 600 кГц;

5. Входное сопротивление прибора 15 кОм в режиме измерения КГ и не менее 500 кОм в режиме измерения напряжения;

6. Диапазон установки напряжения встроенного генератора — 1 мВ…9.99 В, выходное сопротивление Rвых = 600 Ом. Для напряжений 1…99.9 мВ (со встроенным делителем) Rвых не более 10 Ом.

Метрологические параметры прибора

1. Основная относительная погрешность измерения коэффициента гармоник [%];

2. Основная погрешность измерения напряжения [В];

3. Погрешность установки частоты встроенного генератора ±0.01f, напряжения [В];

4. Коэффициент гармоник встроенного генератора составляет 0.002…0.004% в диапазоне частот 100 Гц…20 кГц и не хуже 0.02% в диапазоне 20…120 кГц.

6 стр., 2919 слов

Генераторы измерительных сигналов

... генераторов низких и инфронизких частот, а также генераторы с фиксированным значением частоты входного сигнала. Обобщенная структурная схема формирования цифро-аналогового генератора и принцип кусочно-ступенчатой аппроксимации входного сигнала ... - среднеквадратическое значение напряжения основной гармоники выходного сигнала U i - среднеквадратические значения напряжений гармонических составляющих - ...

Прибор позволяет вывести результат измерения в двоично-десятичном коде 8-4-2-1 на разъем принтера. Прибор состоит из трех блоков — измерителя, генератора и микропроцессорной системы (рис. 3.2).

Рис. 3.2 Структурная схема измерителя нелинейных искажений СК6-13

В режиме измерения коэффициента гармоник «» сигнал со входа измерителя поступает на масштабный усилитель-компрессор. Он ограничивает динамический диапазон сигнала с 60 до 6 дБ — то есть при изменении уровня входного сигнала от 0,1 до 100 В уровень выходного сигнала усилителя поддерживается в пределах 0,85…2,25 В. Это упрощает работу блоков фильтрации и цифрового вольтметра и снижает искажения, вносимые самим прибором.

Далее сигнал поступает на вход режекторного фильтра, построенного на основе трех RC-звеньев с коммутацией резистивных и емкостных матриц.

Этот фильтр удаляет (вычитает) из сигнала первую гармонику, оставляя высшие гармоники без изменения. Настройка режекторного фильтра производится микропроцессором тем же кодом, что и перестройка генератора. Тем самым обеспечивается точная настройка фильтра на частоту входного сигнала.

С выхода фильтра сигнал, представляющий собой сумму высших гармоник, подается на цифровой вольтметр. В его составе находится переключатель диапазонов измерения, преобразователь (детектор) среднеквадратического значения и аналого-цифровой преобразователь (АЦП).

В приборе использован квадратичный детектор на сборке полевых транзисторов. Постоянное напряжение после детектора преобразуется АЦП двойного интегрирования в цифровой код.

Для вычисления коэффициента гармоник, согласно формуле

требуется сигнал суммы высших гармоник нормировать к уровню первой гармоники. Для этого в приборе предусмотрен блок выделения сигнала первой гармоники. Это полосовой фильтр и линейный детектор- выпрямитель. Постоянное напряжение, пропорциональное уровню первой гармоники, подается в качестве опорного на АЦП цифрового вольтметра. При этом АЦП вырабатывает код, равный отношению среднеквадратической суммы высших гармоник к уровню первой гармоники, как и полагается по формуле.

В режиме измерения напряжения «V» входной сигнал подается непосредственно на вольтметр. В качестве опорного в АЦП используется его собственный образцовый источник постоянного напряжения.

Генератор прибора представляет собой функциональный генератор с цифровым управлением. Он содержит два интегратора и суммирующий усилитель. Частота генератора регулируется переключением матрицы конденсаторов и резистивной матрицы делителя напряжения. Уровень выходного напряжения стабилизирован по амплитуде. К выходу функционального генератора подключен дискретный аттенюатор с цифровым управлением. Для получения малых значений выходного напряжения (до 100 мВ) предусмотрен дополнительный делитель напряжения 1:100, включаемый вручную тумблером на передней панели.

Управляющая часть прибора представляет собой цифровой блок, реализующий:

  • прием и обработку команд с клавиш управления прибором;
  • управление работой цифрового вольтметра;
  • перестройку частоты генератора и режектроного фильтра;
  • запоминание 9 значений частоты и уровня сигнала генератора (режим ПАМЯТЬ);
  • переключение пределов измерения в ручном или автоматическом режимах;

— индикацию результатов измерения на цифровом табло.

10 стр., 4908 слов

Методы и устройства для измерения высоких напряжений

... соблюдением требований, определенных ГОСТ 17512-82 "Электрооборудование и электроустановки на напряжение 3 кВ и выше. Методы измерения при испытаниях высоким напряжением". Измерение высокого напряжения шаровыми разрядниками основано на использовании зависимости величины пробивного ...

4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/izmeritelnyie-tsifrovyie-priboryi/

1. Атамалян Э. Г. Приборы и методы измерения электрических величин. М.: Высш. шк., 1986.

2. Б.П. Хромой, Ю.Г. Моисеев. Электрорадиоизмерения: Учебник для техникумов. — М.: Радио и связь, 1985 — 288 с.