Файл: Бошняк, Л. Л. Измерения при теплотехнических исследованиях.pdf

ip — передаточное число редукционной связи между изменением со­ противления реохорда и перемещением h. При постоянных ix и ip шкала моста линейна; нелинейность ix может быть скомпенсирована соответствующим выбором ip.

Изменение предела измерения автоматического моста достигается шунтированием реохорда. В уравнение равновесия мостовой схемы не входит напряжение питания, поэтому в автоматических мостах

Рис. 41. Схема цифрового прибора развертывающего уравновешивания

в отличие от автокомпенсаторов не требуется стабилизированного источника питания и в большинстве случаев схема моста питается переменным током. В табл. 19 приведены характеристики наиболее распространенных отечественных регистраторов следящего уравно­ вешивания.

Автоматическими мостами переменного тока измеряются комплекс­ ные сопротивления, емкости и углы потерь в конденсаторах. Мосты этого класса подробно рассмотрены в [97, 55, 58].

Простейшие электромеханические цифровые приборы разверты­ вающего преобразования предлагались Е. Ф. Темниковым с 1934— 1935 гг. Принцип действия одного из подобных приборов поясняет схема, приведенная на рис. 41 [123]. Прибор состоит из мостовой измерительной схемы, образованной реохордом R lt R 2, постоянным сопротивлением R 3 и переменным сопротивлением первичного изме­ рительного преобразователя Rx с питанием постоянным током 48 В. В измерительную диагональ моста включен нулевой орган, состоящий из диода Л х, усилительного триода Л г и тиратронов У74, Ль и Л в.

Синхронный двигатель СД приводит во вращение ползунок рео­ хорда и цифровые ролики а я б двухразрядного механического счет-

165

чика. Момент равновесного состояния моста фиксируется нулевым органом вентильного действия. Благодаря диоду Л х на входе нуле­ вого органа последний реагирует только на определенный знак на­ пряжения разбаланса моста. В начале цикла, когда ползунок рео­ хорда находится в начальной точке и дальше от точки компенсации, потенциал катода диода Л х остается положительным по отношению к аноду, и диод не проводит. После момента уравновешивания по­ лярность электродов диода изменяется и он начинает проводить. Чтобы момент отпирания диода максимально приблизить к положению равновесия и повысить крутизну начального импульса тока, в изме­ рительную диагональ моста последовательно с диодом включено пе­ ременное напряжение 0,5 В.

Ток измерительной диагонали / 0, протекая по сопротивлению Rx, создает на нем падение напряжения, которое через конденсатор Сх прикладывается к сетке усилительной лампы Л 2. Усиленный сигнал поступает на сетку тиратрона </74, который зажигается сам и зажигает тиратрон Л 6. В катодную цепь тиратрона Л 6включена обмотка реле Р. Контактами этого реле Кр включается электромагнит печати. Когда

ние тиратрона не могло продолжаться непосредственно от источника анодного питания +150 В. Тиратроны Лх и Л ь включены по схеме триггера с двумя устойчивыми состояниями, поэтому зажигание Л4 гасит Л 5 и наоборот. К новому циклу измерения триггер подготав­ ливается подачей импульса напряжения на сетку тиратрона Л ъ от источника тока +150 В через диод Л х и сопротивление R 6 в момент замыкания ползунком реохорда вспомогательного контакта К-

Кроме измеряемой величины с помощью печатающих барабанов а, д, е, ж регистрируется время, а с помощью барабана в — шифр измеряемой величины. Лента носителя перемещается шаговым дви­ гателем Д 3. Печатание производится ударом планки П электрома­ гнита, прижимающей ленту к цифровым барабанам; знаки наносятся на бумагу с помощью красящей ленты.

Современные цифровые приборы автоматического уравновеши­ вания имеют высокие точность и быстродействие (последнее обычно лимитируется лишь регистрирующим органом). Цифровые приборы следящего уравновешивания имеют усилители некомпенсации дву­ стороннего действия и реверсивные преобразователи код—аналог, поэтому они работают в режиме непрерывного слежения за измене­ ниями измеряемой величины.

Дискретный выход цифровых приборов следящего уравновеши­ вания следует за каждым изменением измеряемой величины, пре­ вышающим ступень квантования. По характеру изменения компенси­ рующей величины их делят на приборы с линейным и ступенчатым изменением хк, а в зависимости от измеряемой величины — на цифровые автоматические компенсаторы и цифровые мосты. Из-за автоколебаний, присущих дискретным следящим системам, в сле­ дящих цифровых приборах нет установившихся показаний в послед­ нем знаке, что затрудняет отсчет и регистрацию.

167

Цифровые приборы развертывающего уравновешивания рабо­ тают непрерывно повторяющимися циклами; в каждом цикле заново определяется полное значение измеряемой величины. Новые цифро­ вые значения определяются после сброса на нуль предыдущего зна­ чения. Компенсирующая величина хр отрабатывается заново в те­ чение каждого цикла в определенной последовательности, поэтому в цифровых приборах развертывающего уравновешивания в отличие от аналоговых и цифровых следящих приборов не возникает автоко­ лебаний. В течение каждого цикла работы в таких приборах проис­ ходят одна или несколько операций сравнений х и хр, во время кото­ рых определяются значения измерительного сигнала. Автоматичес­ кие цифровые приборы развертывающего уравновешивания могут работать в режимах периодических или ждущих измерений. Во вто­ ром случае появляется возможность назначения различных вариан­ тов адаптационных программ.

5. Системы синхронизации при многопараметрической регистрации

При исследовании сложных теплотехнических объектов часто возникает необходимость в регистрации большого числа измеритель­ ных сигналов. При этом измеряемые параметры обладают различной скоростью изменения, требования к точности регистрации их раз­ личны и сигналы регистрируются различной по принципу действия аппаратурой. Для расшифровки и последующей обработки необхо­ димо обеспечить синхронизацию записи сигналов. Это осуществляется путем одновременной записи на всех носителях сигналов времени, вырабатываемых одним общим источником. Системы выработки и раздачи высокоточных сигналов времени получили название систем единого времени (СЕВ). Независимо от схемных и конструктивных особенностей применяемых СЕВ все они состоят из двух принци­ пиально необходимых блоков приборов: аппаратуры центрального поста и аппаратуры приемных постов. При ответственных исследо­ ваниях для повышения надежности вся аппаратура СЕВ дублируется.

Рассмотрим в качестве примера СЕВ аппаратуру, применяемую в одном зарубежном центре испытания ракет. Функциональная схема аппаратуры приведена на рис. 42 [57]. Для привязки по вре­ мени всех измерительных средств на центральном посту вырабаты­ вается сигнал в виде повторяющихся импульсов. Эти импульсы по линиям связи передаются на приемные посты и их регистрирующие устройства. Так как характер процессов, регистрируемых измери­ тельной аппаратурой, разный, то и частота сигналов СЕВ, записы­ ваемая на каждом регистраторе, тоже различна. Рассматриваемая система обеспечивает набор сигналов с частотами от 1 до 1000 Гц. Все эти сигналы вырабатываются непрерывно, но передача их на приемные посты начинается только с момента поступления сигнала о начале эксперимента, служащего условным нулем для отсчета вре­ мени.

168

В аппаратуру центрального поста входят хронизатор, смеси* тель, кодирующие устройства и выходные блоки. Хронизатор обе­ спечивает генерирование импульсов с заданной частотой повторе­ ния, включение выходных блоков по сигналу о начале эксперимента,

10 000 Гц, поступающие на цепочку делителей частоты, с пяти выхо­ дов которой снимаются импульсы повторения 1000, 100, 10, 5 и 1 Гц. Эти импульсы по пяти линиям поступают на выходные блоки, куда также подаются отметки времени со смесителя и кодированные

169

отметки с кодирующего устройства. Выходные блоки предназначены для выбора типа сигнала, необходимого для соответствующего ре­ гистратора, отпирания линии связи по начальной команде и согла­ сования выхода аппаратуры центрального поста с линией связи. Из выходных блоков сигналы поступают в линии связи только после запусков стробоскопирующих каскадов. Переключатель, имеющийся в выходном блоке позволяет выбирать тип сигнала, необходимый для данной линии. На выходе выходного блока установлен катодный повторитель с сопротивлением 400 Ом и согласующий линейный трансформатор, снижающий эквивалентное выходное сопротивление до 53 Ом.

Импульс начала эксперимента

Отметка Времени через 0,1с (10Гц )

Отметка Времени через 0,01с (100 Гц )

Рис. 43. Варианты сигналов, подаваемых по линии связи СЕВ

Смеситель предназначен для получения на одной общей линии отметок времени, содержащих отметку начала эксперимента и отметки четырех частот, соответствующих целым секундам (1 Гц), десятым (10 Гц), сотым (100 Гц) и тысячным (1000 Гц) долям секунды. Наличие этих отметок необходимо для расшифровки записи.

Одним из основных элементов аппаратуры центрального поста СЕВ является кодирующее устройство, которое с момента начала отсчета непрерывно генерирует кодированные отметки времени, что позволяет на каждом участке записи определять время не просчи­

няется девятиразрядный двоичный код; кодовая посылка имеет сле­ дующую структуру (рис. 43): каждый интервал времени, равный 0,1 с, ограничен сдвоенными отрицательными импульсами; за сдвоенным импульсом следует девять импульсов, дающих численное значение отмеченного сдвоенным импульсом момента времени. Старший, девятый разряд следует непосредственно за сдвоенным импульсом, за ним восьмой, седьмой и т. д., отрицательный импульс соответ­ ствует нулю, а положительный — единице. Следовательно, на рис. 43 после сдвоенного импульса, отмеченного звездочкой, записано

170