Алиев Т.М., Тер-Хачатуров А.А.
Измерительная техника
Допущено Государственным комитетом СССР по народному образованию в качестве учебного пособия для технических вузов
Москва
«Высшая школа»
1991
Рецензенты: кафедра "Информационно-вычислительных систем" Пензенского политехнического института; д-р техн. наук, проф. В.Н. Малиновский (Московский энергетический институт)
Алиев Т.М., Тер-Хачатуров А.А. Измерительная техника: Учебное пособие для техн. вузов. Высшая школа, 1991.
Рассмотрены общие вопросы метрологии, методы и средства измерения электрических и неэлектрических величин, вопросы обработки измерительных сигналов, теория погрешностей; изложены принципы построения средств отображения информации, измерительных информационных систем, измерительно-вычислительных комплексов и измерительных интерфейсов; описаны агрегатные комплексы средств электроизмерительной и вычислительной техники, а также намечены перспективы развития измерительной техники.
Зав. редакцией Н.И. Хрусталева.
Редактор И.Г. Волкова.
Художественный редактор Т.М. Скворцова.
Младший редактор Л.А. Русакова.
Технический редактор Л.М. Матюшина.
Корректор В.В. Кожуткина.
Оператор Н.В. Хазраткулова.
© Т.М. Алиев, А.А. Тер-Хачатуров, 1991
Содержание книги
Измерительная техника
Предисловие
Раздел 1. Введение в измерительную технику
Глава 1. Общие сведения об измерительной технике
Глава 2. Операции измерения и средства их реализации
Глава 3. Погрешности измерений
Раздел 2. Измерительные сигналы и их преобразования
Глава 4. Измерительные сигналы
Глава 5. Квазидетерминированные сигналы
Глава 6. Случайные сигналы
Глава 7. Преобразование измерительных сигналов
Раздел 3. Обработка измерительной информации
Глава 8. Дискретизация измерительной информации
Глава 9. Кодирование измерительной информации
Глава 10. Фильтрация измерительных сигналов
Раздел 4. Измерение электрических величин аналоговыми и цифровыми приборами
Глава 11. Аналоговые преобразователи и измерительные приборы
Глава 12. Цифровые преобразователи и приборы
Глава 13. Автоматическая коррекция погрешностей измерительных приборов
Раздел 5. Электрические измерения неэлектрических величин
Глава 14. Измерительные преобразователи неэлектрических величин
Глава 15. Измерительные цепи преобразователей
Глава 16. Методы измерения неэлектрических величин
Раздел 6. измерительные информационные системы
Глава 17. Основные понятия об измерительных информационных системах
Глава 18. Интерфейсы измерительных систем
Глава 19. Элементы измерительных информационных систем
Глава 20. Структуры и алгоритмы функционирования измерительных систем
Глава 21. Системы технической диагностики (СТД)
Глава 22. Распознавающие измерительные системы (РИС)
Глава 23. Телеизмерительные информационные системы
Глава 24. Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК)
Раздел 7. Государственная система приборов. Перспективы развития измерительной техники
Глава 25. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации
Глава 26. Перспективы развития измерительной техники
ПРЕДИСЛОВИЕ
Для группы электротехнических и электроизмерительных специальностей имеется много учебников, учебных пособий и монографий по электрическим измерениям, сбору и обработке измерительной информации. Однако ни одна из книг в полной мере не отвечает системным требованиям к изложению отдельных разделов. Это и было предпосылкой создания учебного пособия, отражающего специфику современного состояния системных средств измерительной техники. Следует отметить, что в настоящее время средства измерительной техники преимущественно применяются в составе систем и комплексов.
Накопленный авторами опыт ведения лекционных и практических занятий по ряду электроизмерительных дисциплин позволил систематизировать и подготовить материал учебного пособия в соответствии с требованиями системного изложения всех разделов измерительной техники.
Авторы учебного пособия уделили большое внимание описанию, фильтрации и обработке измерительных сообщений. Описаны методы автоматической коррекции погрешностей средств измерения, преобразователи неэлектрических величин, интерфейсы, системные устройства отображения информации, информационно-измерительные системы и измерительно-вычислительные комплексы. Рассмотрены традиционные средства электроизмерительной техники — аналоговые и цифровые приборы, описанные с позиций общих понятий. Для них в основном приведены табличные представления принципов действия, обобщенные параметры и их характеристики.
В учебном пособии значительное внимание уделено вопросам государственной системы приборов и средств автоматизации (ГСП) — структуре организации, агрегатным средствам электроизмерительной и вычислительной техники и средствам контроля и регулирования, а также вопросам их взаимосвязи, с учетом важности системной совместимости средств измерений и технических средств автоматизированных систем обработки информации и управления. Указанные три агрегатных комплекса ГСП практически обеспечивают аппаратно-программную реализацию задач управления на всех иерархических уровнях.
Авторы считают своим приятным долгом выразить искреннюю признательность и благодарность коллективу кафедры "Информационно-вычислительных систем" Пензенского политехнического института (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. Э.К. Шахов) и д-ру техн. наук, проф. В.Н. Малиновскому, взявшим на себя труд по рецензированию рукописи и сделавшим ряд ценных замечаний, способствовавших улучшению содержания книги.
Авторы также приносят благодарность своим коллегам за помощь, оказанную ими при подготовке рукописи учебного пособия.
Авторы
РАЗДЕЛ 1. ВВЕДЕНИЕ В ИЗМЕРИТЕЛЬНУЮ ТЕХНИКУ
ГЛАВА 1 .ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКЕ
§ 1.1. Роль и значение измерительной техники. История развития
Измерительная техника - один из важнейших факторов ускорения научно-технического прогресса практически во всех отраслях народного хозяйства.
При описании явлений и процессов, а также свойств материальных тел используются различные физические величины, число которых достигает нескольких тысяч: электрические, магнитные, пространственные и временные; механические, акустические, оптические, химические, биологические и др. При этом указанные величины отличаются не только качественно, но и количественно и оцениваются различными числовыми значениями.
Установление числового значения физической величины осуществляется путем измерения. Результатом измерения является количественная характеристика в виде именованного числа с одновременной оценкой степени приближения полученного значения измеряемой величины к истинному значению физической величины. Укажем, что нахождение числового значения измеряемой величины возможно лишь опытным путем, т. е. в процессе физического эксперимента.
При реализации любого процесса измерения необходимы технические средства, осуществляющие восприятие, преобразование и представление числового значения физических величин.
На практике при измерении физических величин применяются электрические методы и неэлектрические (например, пневматические, механические, химические и др.).
Электрические методы измерений получили наиболее широкое распространение, так как с их помощью достаточно просто осуществлять преобразование, передачу, обработку, хранение, представление и ввод измерительной информации в ЭВМ.
Технические средства и различные методы измерений составляют основу измерительной техники. Любой производственный процесс характеризуется большим числом параметров, изменяющихся в широких пределах. Для поддержания требуемого режима технологической установки необходимо измерение указанных параметров. При этом чем достовернее осуществляется измерение технологических параметров, тем лучше качество целевого выходного продукта. Современные предприятия, например нефтехимического профиля с непрерывным характером производства, для поддержания качества выпускаемой продукции используют измерение различных физических параметров, таких, как температура, объемный и массовый расход веществ, давление, уровень и количество вещества, время, состав вещества (плотность, влажность, содержание механических примесей и др.). напряжение, сила тока, скорость и др. При этом число требуемых для измерения параметров достигает нескольких тысяч. Например, в атомной энергетике число требуемых для измерения параметров процессов достигает десятков тысяч.
Получение и обработка измерительной информации предназначены не только для достижения требуемого качества продукции, но и организации производства, учета и составления баланса количества вещества и энергии. В настоящее время важной областью применения измерительной техники является автоматизация научно-технических экспериментов. Для повышения экономичности проектируемых объектов, механизмов и машин большое значение имеют экспериментальные исследования, проводимые на их физических моделях. При этом задача получения и обработки измерительной информации усложняется настолько, что ее эффективное решение становится возможным лишь на основе применения специализированных измерительно-вычислительных средств.
Роль измерительной техники подчеркнул великий русский ученый Д.И. Менделеев: "Наука начинается с тех пор, как начинают измерять...".
Измерительная техника начала свое развитие с 40-х годов XVIII в. и характеризуется последовательным переходом от показывающих (середина и вторая половина XIX в.), аналоговых самопишущих (конец XIX - начало XX в.), автоматических и цифровых приборов (середина XX в. — 50-е годы) к информационно-измерительным системам.
Конец XIX в. характеризовался первыми успехами радиосвязи и радиоэлектроники. Ее развитие привело к необходимости создания средств измерительной техники нового типа, рассчитанных на малые входные сигналы, высокие частоты и высокоомные входы. В этих новых средствах измерительной техники использовались радиоэлектронные компоненты — выпрямители, усилители, модуляторы и генераторы (ламповые, транзисторные, на микросхемах), электронно-лучевые трубки (при построении осциллографов) и др.
Скачать книгу "Измерительная техника". Москва, Высшая школа, 1991
|
