Pomiary - mała.doc

(1567 KB) Pobierz

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