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 26.04.2015

  • Понятие 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 28.07.2013

  • Измерение 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 02.08.2012

  • Точечная 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 26.12.2016

  • Суть 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 12.03.2013

  • Теория 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 10.03.2007

  • Понятие 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 26.01.2009

  • Физические 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 25.02.2011

  • Основы 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 17.11.2010

  • Критерии 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 17.05.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.