1. Pomiary analogowe i dyskretne
Pomiar – jest to porównanie wielkości mierzonej z wzorcem przyjętym za jednostkę miary tej wielkości
Pomiar analogowy – charakteryzuje się tym, że wyjściowy sygnał pomiarowy y zawierający informację o mierzonej wielkości może przyjmować dowolną wartość w założonym zakresie zmienności, nazywanym zakresem pomiarowym
Pomiar dyskretny – charakteryzuję się tym, że jest kwantowany w czasie, ruch dokonywany jest co pewien czas, okresem próbkowanym Tp (czas odstępu od kolejnego pomiaru), jest cykliczny w czasie
Porównanie pomiaru analogowego i dyskretnego
Analogowy
Dyskretny
Dokładność
+
+++
Subiektywne
-
Powtarzalność
++
Szybkość
2. Podstawowe człony zespołu pomiarowego
Obiekt – urządzenie, którym mierzymy interesujący nas parametr
Czujnik – układ fizyczny bądź fizyko – chemiczny, którego wybrany parametr jest skorelowany wielkością mierzoną np. banieczka z rtęcią w termometrze
Przetwornik – może być wzmacniaczem np. pehametr lub kapilara w termometrze. Może wzmacniać, zmieniać rodzaj sygnału
Wskaźnik – ujawnia wartość wielkości mierzonej
3. Systemy i sygnały standardowe w pomiarach i automatyce
Systemem pomiarowo – regulacyjnym – nazywa się zestaw spełniających założone funkcję i mogących ze sobą współpracować przyrządów pomiarowych i urządzeń pomocniczych, przeznaczonych do zbierania, porównywania, rejestracji i przetwarzania informacji o mierzonych wielkościach fizycznych. Współpracę urządzeń z różnych systemów umożliwiają przetworniki międzysystemowe.
1. mechaniczny – nośnikiem informacji jest przesunięcie lub siła, odległość mniejsza niż 5 m urządzeń, energia średnia, odporność na zakłócenia duża, nie stosuje się obróbki matematycznej i szyfrowania
2. hydrauliczny – nośnikiem jest ciśnienie cieczy, odległość mniej niż 15 m urządzeń, energia bardzo duża, duża odporność na zakłócenia, taniość, nie stosuje się obróbki matematycznej i szyfrowania
3. pneumatyczny – nośnikiem jest ciśnienie powietrza, odległość mniejsza niż 200 m urządzeń, średnia energia, bardzo duża odporność na zakłócenia, bardzo tani, stosuje się obróbkę matematyczną, a nie stosuje szyfrowania
4. elektryczny
- analogowy – nośnikiem jest natężenie lub napięcie, mała odporność na zakłócenia, energia bardzo mała, tani, odległość globalna, stosuje się obróbkę matematyczną, a szyfrowania nie
- dyskretny – nośnikiem jest ciąg impulsów, energia bardzo mała, średnia odporność na zakłócenia, tani, odległość globalna, stosuje się obróbkę matematyczną i szyfrowanie
5. falowy (ultradźwięki, fale radiowe, mikrofale, światło)
Sygnały pomiaru – rodzaj energii w której jest zakodowana informacja o wielkości mierzonej. Cechy sygnału: nadawać powinien się na pewną odległość, przenosić energie, odporny na zakłócenia, tani, nadawać się do szyfrowania i obróbki matematycznej
Sygnały standardowe
1. Elektryczne analogowe
0…5mA 0…5V
0…20mA 0…10V
bardziej popularne 4…20mA 1…5V t=10-20C
2. Pneumatyczne analogowe
20…100kPa
Jeżeli pojawi się 0 to oznacza że ktoś przeciął rurkę
3. Elektryczny dyskretny
0V, 5V („0”; „1”)
RS-485-USB/TCP-HP
standard
4. Systematyczne błędy pomiarów
Błąd ten można określić przez porównanie wyniku pomiaru z wynikiem uzyskanym inną, dokładniejszą metodą pomiarową lub dokładniejszym przyrządem pomiarowym, można też go obliczyć. Można go wyeliminować przez skorygowanie urządzenia pomiarowego lub uwzględnienie poprawki. Źródła tych błędów to:
- niedokładność przyrządu pomiarowego (błędy kalibrować)
- niedokładność obserwatora (błąd paralaksy)
- wpływ przyrządu na obiekt pomiaru
5. Przypadkowe błędy pomiarów
Błędy przypadkowe, mające charakter niepowtarzalny, losowy, są również powodowane przez kilka czynników.
- szumy
- niedokładność elementów czujników i przetworników
- błędy kwantowania w pomiarze cyfrowym
Błędy przypadkowe są zmienną losową
6. Statyczne i dynamiczne parametry przyrządów pomiarowych
Statyczne:
1. zakres pomiarowy – zakres zmian wielkości mierzonej, w którym urządzenie pomiarowe pracuje z zachowaniem klasy niedokładności. ymax-ymin
0…1; 0…1,5; 0…2,5; 0…4; 0…6
2. czułość (wzmocnienie) – stosunek przyrostu wyjściowego sygnału pomiarowego Dy do przyrostu wielkości mierzonej dx
K=dy/dx
3. rozdzielczość – minimalna zmiana wielkości mierzonej, dająca się odczytać na dany przyrząd
4. selektywność – odporność na wpływy innych wielkości niż wartość mierzona
5. klasa niedokładności – błąd graniczny w % zakresu pomiarowego ymax-ymin
Dynamiczne
1. stała czasowa T – charakteryzuje właściwości w stanach nieustalonych
2. dynamiczny błąd bezwzględny
Δw= y - yp
y – wartość zmierzona
yp – wartość poprawna
7. Pomiary przesunięcia liniowego i kątowego
Przesunięcie liniowe:
1. Mechaniczne pomiary przesunięcia
2. pneumatyczny przetwornik przesunięcia
3. Elektryczne stykowe przetworniki przesunięcia
4. Elektryczne rezystancyjne przetworniki przesunięcia
5. Strunowy przetwornik przesunięcia
6. Magnetyczne przetworniki przesunięcia
7. Pojemnościowe przetworniki przesunięcia
8. Fotoelektryczne przetworniki przesunięcia
Przesunięcie kątowe:
Te pomiary są dokonywane w przypadku przekazywania na odległość informacji o położeniu wskazówki miernika poruszającego się po łuku. Stosuje się np. elektryczne dwupołożeniowe sygnalizatory stykowe, bezdotykowe czujniki pojemnościowe, przetworniki fotoelektryczne
8. Pomiary poziomu cieczy i substancji sypkich
Pomiar ciał sypkich:
1. Sondowanie
2. Z wirującą łopatką
3. Ważenie zbiornika
4. Pomiar izotopów
5. Ultradźwięki
9. Pomiary siły
10. Pomiary ciśnienia i różnicy ciśnień
11. Przemysłowe pomiary masy i strumienia masy
Wagi okresowe – stosowane w handlu, działają na zasadzie porównania mas lub sił ciążenia mas. Nośność to około 50 kg. M (τ) = n M M – masa, n – liczba porcji mas odmierzonej w czasie τ
Waga ciągła – stosowana do pomiaru strumienia masy
12. Pomiary natężenia przepływu płynów
13. Termometry rozszerzalnościowe
14. Termometry elektryczne
1. Termorezystory
- ma charakterystykę liniową
- R=100Ω w 0 C
- T=10s…1min
Termorezystor platynowy
2. Termistory
A,B – stałe, e – podstawa logarytmu naturalnego, T – temp. w skali bezwzględnej
- ma charakterystykę nieliniową
- R=1…920 kΩ w 20 C
- T=0,01…35s
- t=-100…+120 C
- czułość ≈0,0005K
Termistor półprzewodnikowy
15. Pośrednie pomiary stężenia substancji – pomiary gęstości cieczy
pietjar