Применение процессорных измерительных устройств в физико-технических исследованиях
Анализ проведения косвенных, совокупных, совместных и статистических измерений входных воздействий. Анализ носителей информации о значении измеряемой величины – октанового числа (диэлектрической проницаемости, скорости ультразвука, температуры и т.д.).
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 31.08.2018 |
| Размер файла | 19,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1 Самарский государственный аэрокосмический университет им. ак. С.П. Королева 443086, Самара, Московское шоссе, 34
2 Самарский государственный технический университет, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244
Применение процессорных измерительных устройств в физико-технических исследованиях
В.Н. Астапов1, В.В. Плешивцев2Астапов Владислав Николаевич - к.т.н., доцент.
Плешивцев Виталий Викторович - к.т.н., доцент
Аннотация
носитель октановый диэлектрический ультразвук
Рассматривается анализ проведения косвенных, совокупных, совместных и статистических измерений входных воздействий, а именно носителей информации о значении измеряемой величины - октанового числа (диэлектрической проницаемости, скорости ультразвука (УЗ), температуры и т.д.).
Ключевые слова: процесс измерения, интеллектуальные устройства, микропроцессор, аналого-цифровое преобразование, косвенные, совокупные измерения, октаномер, линеаризация
Для уяснения сути процесса измерения, осуществляемого «интеллектуальными» устройствами, обратимся к формализованному описанию измерительной процедуры [1],
(1)
где - результат измерений (именованное число), [Октан. число, плотность (кГ/см3) и т. д.];
- преобразования, выполняемые в аналоговой форме;
- преобразования, выполняемые в цифровой форме;
- аналого-цифровое преобразование;
- входное воздействие (носитель информации о значении измеряемой величины *) [диэлектрическая проницаемость, скорость ультразвука (УЗ) и т.д.].
При проведении косвенных, совокупных, совместных и статистических измерений необходим ряд функциональных преобразований. Выполнение в числовой форме преобразований и легло в основу косвенных, совокупных, совместных и статистических измерений. Применение процессоров в составе разработанных устройств контроля качества и технологических параметров в нефтепереработке существенно расширяет возможности и повышает метрологический уровень процессорных устройств контроля.
По аналогии с (1) общий вид уравнения обыкновенных косвенных измерений может быть представлен следующим образом:
(2)
где - оператор, представляющий вспомогательные аналоговые измерительные преобразования, которые требуют обязательного выполнения обратного преобразования () (изменение вида величины, нормализация и т.п.);
- операторы, представляющие собой преобразования, которые реализуют положенную в основу косвенных измерений функциональную связь между измеряемой величиной и входным воздействием , т.е.
Из (2) следует, что
и
Поскольку совокупные и совместные измерения могут быть представлены аналогичным уравнением при многомерном входном воздействии, можно ограничиться уравнением (2).
Косвенные измерения с помощью процессорных измерительных устройств, которые получили название «интеллектуальные датчики», открывают принципиально новые возможности по проведению измерительного процесса (косвенных измерений) в реальном масштабе времени с высокими метрологическими характеристиками.
Универсальный октаномер [2, 3] АС-2004, относящийся к классу приборов, осуществляющих совокупные и косвенные измерения, представляет собой многоканальную измерительную систему. Измерительные цепи в данном случае содержат различные первичные и вторичные измерительные преобразователи, а также коммутатор, АЦП и процессор. Каждой измерительной цепи (результату измерения каждой величины) ставится в соответствие свой коэффициент масштабирования, учитывающий характеристики выполняемых преобразований.
В случае измерения октанового числа бензина, являющегося сложной измерительной процедурой в отличие от прямого измерения, операция масштабирования осуществляется следующим образом. Пусть результат прямых обыкновенных измерений получается с применением нормализации (изменения значения) входного воздействия. Такая процедура может быть представлена уравнением [1]
,
где - интервал квантования.
При выполнении преобразования, обратного нормализации, в числовой форме (деление на а) значение масштабного коэффициента остается тем же. Однако при фиксированном a можно совместить операции масштабирования и деления на а, приняв следующее значение коэффициента масштабирования:
. (3)
Введение подобного «сквозного» коэффициента масштабирования позволяет заменить периодическую подстройку составляющих измерительную цепь блоков по результатам поверки простой корректировкой значения . Коэффициент масштабирования будет одинаковым для всего диапазона измерений, если аналоговое преобразование носит линейный характер. Тогда, полагая, что
где nААЦ - число разрядов АЦП,
получим
а из (3) следует:
Если аналоговые преобразования имеют нелинейный характер, совместить операцию масштабирования с обратным преобразованием не удается. В этом случае используем так называемую программную линеаризацию градуировочной характеристики измерительной цепи и масштабирование. Метод программной линеаризации градуировочной характеристики выполняется процессором по алгоритму, реализованному в его программном обеспечении.
Уравнение измерений при этом запишется следующим образом:
Процессором выполняются два измерительных преобразования - обратное аналоговому и масштабирование. Использование «интеллектуальных» измерительных устройств создает возможность повышения степени использования априорной и текущей информации о свойствах объекта измерений и условиях измерительного процесса с помощью адаптивных и итеративных измерительных процедур.
Библиографический список
1. Цветков Э.И. Процессоры в измерительной цепи // Измерения. Контроль. Автоматизация - 1988. - №2.
2. Патент РФ № 2305283. Способ измерения октанового числа бензинов / Астапов В.Н.; 2007. Бюл. №24.
3. Патент № 2207557 РФ. Устройство для измерения октанового числа бензина / Астапов В.Н.; 2003. Бюл. №18.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Анализ изменений емкости и диэлектрической проницаемости двухполюсника в зависимости от резонансной частоты, оценка закономерности. Применение измерителя добротности ВМ-560, порядок его калибровки. Построение графиков по результатам проведенных измерений.
лабораторная работа [426,0 K], добавлен 26.04.2015Понятие диэлектрической проницаемости как количественной оценки степени поляризации диэлектриков. Зависимость диэлектрической проницаемости газа от радиуса его молекул и их числа в единице объема, жидких неполярных диэлектриков от температуры и частоты.
презентация [870,1 K], добавлен 28.07.2013Измерение физической величины как совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины. Особенности классификации измерений. Отличия прямых, косвенных и совокупных измерений. Методы сравнений и отклонений.
презентация [9,6 M], добавлен 02.08.2012Точечная и интервальная оценка измеряемой величины. Вычисление абсолютной ошибки при прямых и при косвенных измерениях. Статистическое распределение ошибок, распределение Гаусса. Подготовка и проведение измерений. Правила округления численного результата.
методичка [181,4 K], добавлен 26.12.2016Суть физической величины, классификация и характеристики ее измерений. Статические и динамические измерения физических величин. Обработка результатов прямых, косвенных и совместных измерений, нормирование формы их представления и оценка неопределенности.
курсовая работа [166,9 K], добавлен 12.03.2013Теория электрической проводимости и методика её измерения. Теория диэлектрической проницаемости и методика её измерения. Экспериментальные исследования электрической проводимости и диэлектрической проницаемости магнитной жидкости.
курсовая работа [724,5 K], добавлен 10.03.2007Понятие ультразвука, его предельная верхняя граница. Ученые, занимающиеся изучением ультразвуковых волн. Применение ультразвука в медицине, в приборах для контрольно-измерительных целей и в технике. Ультразвуковые импульсы и лучи в живой природе.
доклад [15,4 K], добавлен 26.01.2009Физические основы действия ультразвуковых волн на вещество. Низкочастотный и высокочастотный ультразвук. Хирургическое применение ультразвука. Эффект Доплера, применение для неинвазивного измерения скорости кровотока. Вибрации, физические характеристики.
контрольная работа [57,9 K], добавлен 25.02.2011Основы измерения физических величин и степени их символов. Сущность процесса измерения, классификация его методов. Метрическая система мер. Эталоны и единицы физических величин. Структура измерительных приборов. Представительность измеряемой величины.
курсовая работа [199,1 K], добавлен 17.11.2010Критерии грубых погрешностей. Интервальная оценка среднего квадратического отклонения. Обработка результатов косвенных и прямых видов измерений. Методика расчёта статистических характеристик погрешностей системы измерений. Определение класса точности.
курсовая работа [112,5 K], добавлен 17.05.2015Понятие молекулярной связи как самой непрочной, ее сущность и особенности. Зависимость эффекта дипольной поляризации в вязкой среде от увеличения ее температуры. Зависимость диэлектрической проницаемости тел от структурных особенностей диэлектрика.
контрольная работа [19,8 K], добавлен 06.04.2009Диэлектрики – вещества, обладающие малой электропроводностью, их виды: газообразные, жидкие, твердые. Электропроводность диэлектриков; ее зависимость от строения, температуры, напряженности поля. Факторы, влияющие на рост диэлектрической проницаемости.
презентация [1,4 M], добавлен 28.07.2013Средняя квадратическая погрешность результата измерения. Определение доверительного интервала. Систематическая погрешность измерения величины. Среднеквадратическое значение напряжения. Методика косвенных измерений. Применение цифровых частотомеров.
контрольная работа [193,8 K], добавлен 30.11.2014Определение параметров плоской электромагнитной волны: диэлектрической проницаемости, длины, фазовой скорости и сопротивления. Определение комплексных и мгновенных значений векторов. Построение графиков зависимостей мгновенных значений и АЧХ волны.
контрольная работа [103,0 K], добавлен 07.02.2011Источники ультразвука и его применение в эхолокации, дефектоскопии, гальванотехнике, биологии. Диагностическое и терапевтическое применение ультразвука в медицине. Источники инфразвука, особенности распространения, физиологическое действие, применение.
презентация [2,6 M], добавлен 30.11.2011Понятие измерения в теплотехнике. Числовое значение измеряемой величины. Прямые и косвенные измерения, их методы и средства. Виды погрешностей измерений. Принцип действия стеклянных жидкостных термометров. Измерение уровня жидкостей, типы уровнемеров.
курс лекций [1,1 M], добавлен 18.04.2013Зависимость от температуры величины теплового эффекта и изменения энтропии. Термодинамический анализ реакций. Оценка среднего значения теплового эффекта в интервале температур. Расчет количества фаз, независимых компонентов и числа степеней свободы.
контрольная работа [544,2 K], добавлен 02.02.2012Законы изменения и сохранения момента импульса и полной механической энергии системы. Измерение скорости пули с помощью баллистического маятника. Период колебаний физического маятника. Расчет погрешности прямых и косвенных измерений и вычислений.
лабораторная работа [39,7 K], добавлен 25.03.2013Ознакомление с понятием и сущностью ультразвука. Рассмотрение частоты ультразвуковых волн, применяемых в промышленности и биологии. Изучение особенностей преобразования акустической энергии в тепловую. Применение ультразвука в диагностике и в терапии.
презентация [483,0 K], добавлен 11.02.2016Определение погрешностей средства измерений, реализация прибора в программной среде National Instruments, Labview. Перечень основных метрологических характеристик средства измерений. Мультиметр Ц4360, его внешний вид. Реализация виртуального прибора.
курсовая работа [628,7 K], добавлен 09.04.2015
