Функциональные схемы приборов

Прибор – общее название широкого класса устройств, предназначенных для измерений, производственного контроля, защиты оборудования, управления машинами и установками, регулирования технологическими процессами, вычислений, учета и счета.

устройство технический объект техническая система

техническая система

Декомпозиция – процесс описания технического блока функциональной системы, в результате которого определяются структурные элементы и связи информационных и энергетических веществ. Описание происходит до систем, которые являются элементной базой (R, L, C и т.п.).

Принципиальная схема – результат декомпозиции технической системы до элементной базы.

Результаты всех этапов функциональной схемы можно назвать структурной схемой прибора.

Электрическая структурная схема в общем виде поясняет принцип работы электронного устройства, состав его основных узлов и блоков, их название, и взаимосвязи межу ними.

Структурная схема служит основанием для разработки функциональной схемы.

Электрическая функциональная схема детализирует принцип работы электрического устройства путем реализации блоков структурной схемы с помощью блоков, выполняющих стандартные функциональные преобразования.

При этом тот или иной блок структурной схемы может быть реализован несколькими функциональными блоками, и наоборот, несколько блоков структурной схемы могут быть реализованы меньшим числом функциональных блоков.

Электрическая принципиальная схема содержит полный состав элементов стандартного ряда и всех элементарных связей между ними.

Приложением в принципиальной схеме является перечень всех входящих в нее элементов, с указание всех их позиционных обозначений, типов, выполняемых по стандартной форме конструкторской документации.

В частности для измерительной техники структурными элементами приборов и измерительных систем являются измерительные преобразователи.

Измерительный преобразователь – техническое средство с нормативными метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измеряемый сигнал, удобный для обработки. Это преобразование должно выполняться с заданной точностью и обеспечивать требуемую функциональную зависимость между входной и выходной величиной преобразователя.

Измерительный преобразователь или входит в состав какого-либо прибора или применяется вместе с каким-либо средством измерения (виртуальные измерительные системы).

Измерительный преобразователь имеет сложное описание и характеризуется такими понятиями как:

1) принцип измерения – это физическое явление или эффект, положенный в основу измерения (эффект Доплера для измерения скорости).

2) метод измерения – прием или совокупность приемов сравнения измеряемой величины с ее единицей в соответствии с принципом (бывает прямой, косвенный, сравнения и т.д.).

Согласно ГОСТ 16263-70 «Метрология. Термины и определения»:

Измерение – нахождение опытным путем с помощью технических средств, значения физической величины, которые выбираются из принятой шкалы размерности.

Измерение – это сравнение измеряемой величины с построенной шкалой возможных размеров, выбор интервала, сообщение его кодового названия и квантования.

Измерительное преобразование представляет собой отражение размера одной физической величины размерам другой физической величины функционально с ней связанной.

Технология измерения – система операций.

Измерительный прибор – техническое устройство на определенном физическом принципе действия, выполняющее одно частное измерительное преобразование.

Рис.8.1. Структурная схема ИП

Чаще всего используется ИП, у которого (линейное преобразование).

Рис.8.2. Cтатические характеристики ИП при различных k.

1 - k<1 (ослабление сигнала).

2 - k=1 (трансляция).

3 - k>1 (усиление сигнала).

при

Рис.8.3. Схема линеаризации нелинейной характеристики ИП.

-крутизна характеристики (для линейных и нелинейных систем соответственно).

По характеру преобразований все ИП можно классифицировать:

1) Неэлектрическая величина неэлектрическая величина.

Пример. Сила деформация ( Закон Гука - )

2) Неэлектрическая величина электрическая величина.

Пример. Деформация изменение сопротивления (тензоэффект)

3) Электрическая величина электрическая величина.

Пример.Напряжение напряжение (электронный усилитель, трансформатор)

4) Электрическая величина неэлектрическая величина.

Пример.Электрический ток тепло,

Электрический ток свет (электромагнитная волна, электролюминесценция)

Рис.8.4. Схема преобразования величин измерительным преобразователем

где НЭ- неэлектрическая величина; Э- электрическая величина.