Файл: Хайдуков, О. П. Электрооборудование судов учебник.pdf

устройств осциллографа; блок развертки, в который входит генера­ тор пилообразных импульсов; блок вертикального и блок го­ ризонтального усиления напряжений; блок синхронизации исследуе­ мого и пилообразного напряжения (рис. 6).

Современные электронные осциллографы позволяют проводить исследования в маломощных и высокочастотных цепях и поэтому являются незаменимыми приборами при настройке и регулирова­ нии радиотехнических схем, схем радиолокационных установок и автоматических устройств. Электронные осциллографы широко при­ меняются для точного измерения частоты, настройки генераторов электрических колебаний, исследования свойств ферромагнитных материалов. Очень удобны в работе двухлучевые осциллографы, позволяющие наблюдать одновременно два процесса.

Основным недостатком электронного осциллографа является не­ возможность исследования непериодических процессов, например кривых включения и' выключения различного рода устройств. Дру­ гим недостатком является затруднение записи кривых.

§ 5. Цифровые электроизмерительные приборы

Цифровыми электроизмерительными приборами называются приборы непосредственной оценки, в которых измеряемая величина преобразуется в дискретную форму, а результаты измерения пред­ ставляются в цифровой форме.

22

сирующего напряжения ИКН образцовые напряжения и ю начиная со старших разрядов. При приближении UKк U снизу (UK< U ) уп­ равляющее устройство дает команду оставить включенной послед­ нюю ступень С1К. Если UK станет больше, чем U, сравнивающее устройство дает команду отключить последнюю ступень UK. Про­ цесс поразрядного уравновешивания заканчивается после сравне­ ния измеряемого напряжения с полным набором образцовых на­ пряжений.

Образцовые напряжения, оставшиеся включенными управляю­ щим устройством к моменту достижения равновесия, дают вели­ чину измеряемого напряжения. Результат измерения от источника компенсирующего напряжения в виде дискретных величин посту­ пает на отсчетное устройство — цифровой индикатор И.

В реальной схеме ступеньки образцового напряжения включа­ ются по закону двоично-десятичного кода. При десятичном кодиро­ вании любая десятичная цифра образуется десятью двоичными элементами, каждый из которых имеет два устойчивых состояния (включен или выключен), т. е. принимает значения 0'и 1, а при дво­

единичном состоянии дает 2, второй — 4, третий — 2, а четвертый — 1 (код 2—4—2—1), может быть получена любая десятичная циф­ ра от 0 до 9. Это значит, что в каждом разряде вместо десяти ступенек образцовых напряжений могут подключаться только че­ тыре ступеньки. В этом случае результат измерения, поступающий в цифровой индикатор, должен быть предварительно преобразован из двоично-десятичного кода в десятичный с помощью дешифра­

тора Д.

Рассмотренный на примере цифрового вольтметра метод пре­ образования измеряемой величины в дискретную форму получил на­ звание кодоимпульсного. Существуют и другие методы преобразо­ вания, определяющие принципы действия прибора.

23

из десяти цифр. Благодаря наличию в баллоне лампы неона цифры имеют красное свечение. В оптическом устройстве маленькая ос­ вещенная цифра проектируется через оптическую систему на лам­ повое стекло. Высота цифр на экране 25 мм.

Взависимости от элементов, используемых в измерительной цепи, цифровые электроизмерительные приборы бывают электро­ механическими и электронными. В измерительной цепи электроме­ ханических приборов используются контактные переключающие элементы (электромагнитные реле, шаговые искатели), в электрон­ ных приборах — только бесконтактные переключающие элементы (электровакуумные, полупроводниковые и магнитные).

Внастоящее время наибольшее распространение получили цифровые приборы для измерения напряжения, тока, сопротивле­ ния, частоты, фазы, а также отношения этих величин. Эти же при­ боры могут быть использованы для измерения неэлектрических ве­

личин, которые предварительно преобразованы в электрические. Цифровые приборы имеют следующие преимущества перед дру­

гими измерительными приборами: удобство считывания показаний;

диапазон измеряемых величин (от 10 мВ до 1000 В у вольтметров, от 10-2 до Ю10 Гц у частотомеров, от 0 до 360° у фазомеров); нали­ чие выхода для печати; возможность введения результатов изме­ рения в вычислительную машину; возможность передачи резуль­ татов измерения на расстояние без потери точности. Поэтому, не­ смотря на значительно большую сложность и стоимость по сравне­ нию с обычными измерительными приборами, цифровые приборы широко применяются в таких областях техники, как автоматизация процессов измерения, измерение в цифровой форме изменяющихся во времени электрических и неэлектрических величин, измерение большого числа параметров в системах обегающего контроля, системах автоматического регулирования и управления.

*24

В связи с комплексной автоматизацией современного морского флота цифровые электроизмерительные приборы должны найти са­ мое широкое применение на судах и береговых установках.

§ 6. Электрические измерения неэлектрических величин

Различные производственные процессы, в том числе и эксплуатация современного судна, связаны с многочисленными измерениями различных физических величин, как электрических, так и неэлектрических, причем количество последних является пре­ обладающим.

Для измерения неэлектрических величин широкое применение получили электрические методы измерения благодаря достоинствам преобразователей, осуществляющих преобразование неэлектриче­ ских величин в электрические, и электроизмерительной аппаратуры. Преобразователи обладают большой точностью, быстродействием, достаточной простотой и надежностью, а электроизмерительная ап­ паратура— дополнительно широким диапазоном измеряемых вели­ чин. Кроме того, электрические величины — аналоги неэлектриче­ ских величин могут легко передаваться на значительные от объекта измерений расстояния одновременно в несколько пунктов. Элек­ трические величины могут хорошо наблюдаться с помощью стре­ лочных и цифровых приборов, а также записаны с помощью само­ пишущих приборов или осциллографов. И, наконец, электричес­ кие величины могут быть легко введены в аналоговые и цифровые вычислительные машины и использованы для контроля, регулиро­ вания или управления объектами.

Приборы для электрических измерений неэлектрических вели­ чин, блок-схема которых представлена на рис. 9, состоят из пре­ образователя 1, измерительной цепи 2 и электроизмерительного прибора 3.

Преобразователь 1 осуществляет преобразование входной не­ электрической величины х в электрическую величину у\. В измери­ тельной цепи 2 электрическая величина у\ преобразуется в другую электрическую величину у2, удобную для измерений в электроиз­ мерительном приборе 3. Шкала прибора 3 градуируется в единицах измерения измеряемой неэлектрической величины.

Преобразователи, в которых неэлектрические величины преоб­ разуются в такие электрические параметры, как сопротивление, ин­ дуктивность, взаимная индуктивность и емкость, называются па­ раметрическими или пассивными. Приборы с параметрическими преобразователями требуют для своей работы вспомогательных источников питания. Преобразо­ ватели, в которых измеряемая не­ электрическая величина преобра­ зуется в электрическую энергию,

25

Рис. 10. Разновидности индуктивных преобразователей:

называются генераторными или активными. Для приборов с гене­ раторными преобразователями вспомогательные источники пита­ ния необязательны.

Измеряемые неэлектрические величины многообразны, однако устройство приборов может быть сведено к измерению небольшого числа величин, а именно:

механических величин (перемещения, скорости, ускорения, си­ лы, момента, давления, деформации);

тепловых величин (температуры); расходов количества веществ; концентрации веществ и др.

Измерения линейных и угловых перемещений и ряда других ве­ личин, которые могут быть механически преобразованы в линей­ ные и угловые перемещения, являются наиболее распространенны­ ми. В судовых условиях приборы для измерения перемещений при­ меняются для наблюдения за положением различных заслонок, кла­ панов, для определения уровня жидкости, для дистанционной передачи показаний. В схемах приборов для измерения перемеще­ ний используются реостатные, индуктивные и емкостные преобразо­ ватели перемещений.

Р е о с т а т н ы е п р е о б р а з о в а т е л и являются ступенчаты­ ми (дискретными), так как непрерывному изменению измеряемой неэлектрической величины соответствует ступенчатое изменение сопротивления. Недостатком таких преобразователей являются на­

которые разновидности индуктивных преобразователей. У индук­ тивных преобразователей вследствие изменения величины воздуш­ ного зазора (рис. 10, а) или изменения величины площади воздуш­ ного зазора (рис. 10, б) под действием некоторой механической ве­ личины (линейное перемещение, механическая сила, давление) происходит изменение магнитного сопротивления магнитопровода, а значит и индуктивности катушки, надетой на сердечник и вклю­ ченной в цепь переменного тока. Изменение индуктивности ка­ тушки приводит к изменению ее индуктивного сопротивления, а со­ ответственно и тока в цепи, в которую включена катушка. Таким

26