Заключение

В настоящее время в измерительной технике используются преимущественно электронные приборы, получающие информацию от первичных преобразователей (датчиков), основанных на различных принципах работы. Этот позволяет получать измерительную информацию в виде цифрового кода и автоматически обрабатывать её на ЭВМ.

Однако развитие средств обработки информации предъявляет жесткие требования как к единству формы представления измерительной информации, так и к отдельным параметрам. Среди последних наиболее важными являются точность измерений, надежность работы измерительных приборов и их быстродействие.

Важной составляющей средств измерений является их элементная база. Развитие микроэлектроники позволило не только создать широкую элементную базу с практически неограниченными возможностями, но и обеспечить высокие эксплуатационные параметры приборов на её основе. Для современных разработок нужны знания основ прикладной математики и навыки составления схем с жесткой или программируемой логикой. Вопросы макетирования, при необходимости, могут быть реализованы виртуальными средствами с минимальными финансовыми и временными затратами.

Библиографический список

1. Клаассен Л.Б. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике / Л.Б. Клаассен. — М.: Постмаркет, 2000. — 352 с.

2. Харт Х. Введение в измерительную технику / Х. Харт. — М.: Мир, 1999. — 391 с.

3. Муханин Л.Г. Схемотехника измерительных устройств / Л.Г. Муханин. — СПб.: Лань, 2009. — 288 с.

4. Музылева И.И. Элементная база для построения цифровых систем управления / И.И. Музылева. — М.: Техносфера, 2006. — 144 с.

5. Титце У. Полупроводниковая схемотехника. Справочное руководство / У. Титце, К. Шенк. — М.: Мир, 1982. — 512 с.

6. Браммер Ю.А. Цифровые устройства / Ю.А. Браммер, И.Н. Полищук. — М.: Высш. шк., 2004. — 229 с.

7. Пейч Л.И. LabVIEW для новичков и специалистов / Л.И. Пейч, Д.А. Точилин, Б.П. Поллак. — М.: Горячая линия—Телеком, 2004. — 384 с.

8. Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC / Под ред. У. Томпкинса, Дж. Уэбстера. — М.: Мир, 1992. — 592 с.

9. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение / В.И. Карлащук. — М.: СОЛОН-Р, 2001—2004. — 832 с.

10. Водовозов А.М. Элементы систем автоматики / А.М. Водовозов. — М.: Изд. центр «Академия», 2006. — 224 с.

11. Гелль П. Как превратить персональный компьютер в измерительный комплекс / П. Гелль. — М.: ДМК, 1999. — 144 с.

12. Автоматизация измерений и контроля электрических и неэлектрических величин / Под ред. А.А. Сазонова. — М.: Изд-во стандартов, 1987. — 328 с.

13. Демидова-Парфенова А.М. Задачи и примеры расчетов по электроизмерительной технике / А.М. Демидова-Парфенова. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 192 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ТЕРМИНЫ 3

1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 6

1.1. Ввод аналоговых сигналов в измерительных системах 6

1.1.1. Датчики измерительных систем и устройства согласования 7

1.1.2. Измерительные коммутаторы 15

1.1.3. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи 16

1.2. Оценка системных параметров многоканальных измерительных систем 17

1.3. Каналы передачи данных (интерфейс) 19

1.4. Устройства и системы ввода/вывода фирмы National Instruments 22

1.4.1. Системы согласования сигналов SCXI и SCC 23

1.4.2. Многофункциональные платы и устройства для сбора данных 23

1.4.3. Модульные измерительные системы стандарта PXI 25

1.4.4. Система распределенного ввода/вывода и промышленного управления FieldPoint 26

1.4.5. Реконфигурируемая контрольно-измерительная система CompactRIO 26

1.5. Система дистанционного измерения и сбора измерительно-диагности­ческой информации 26

1.5.1. Общая структура системы 27

1.5.2. Измерительная часть автоматизированной системы дистанционных измерений 27

1.5.3. Алгоритмы работы автоматизированной системы дистанционных измерений 28

1.5.4. Разработка схем подключения средств измерения 29

2. СИГНАЛЫ И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ 32

2.1. Общие характеристики электрических сигналов 32

2.2. Методы исследования прохождения сигналов 34

2.3. Динамические модели преобразователей сигналов 40

2.4. Механические, тепловые и электрические аналогии 41

2.4.1. Механические элементы 41

2.4.2. Тепловые элементы 43

2.4.3. Электрические элементы 44

2.5. Фильтры 44

2.5.1. Фильтры нижних частот 45

2.5.2. Фильтры верхних частот 49

2.5.3. Полосовые фильтры 50

2.5.4. Полосно-подавляющие фильтры 52

3. АНАЛОГОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ 52

3.1. Операционные усилители. Основные свойства 52

3.2. Параметры и характеристики ОУ 53

3.3. Обратная связь в усилителях 56

3.4. Влияние ОС на параметры усилителей 57

3.5. Применение операционных усилителей 58

3.5.1. Инвертирующий усилитель 58

3.5.2. Неинвертирующий усилитель 61

3.5.3. Суммирующий усилитель 62

3.5.4. Дифференциальный усилитель 62

3.5.5. Измерительный усилитель 66

3.5.6. Интеграторы 67

3.5.7. Дифференциаторы 68

3.5.8. Нелинейные преобразователи на ОУ 69

3.6. Активные фильтры 70

4.1. Электронные ключи и коммутаторы 74

4.2. Цифро-аналоговые преобразователи 82

4.2.1. Общие положения 82

4.2.2. ЦАП с суммированием токов 85

4.2.3. ЦАП с внутренними источниками тока 87

4.2.4. Сегментированные ЦАП 88

4.4.5. Цифровые потенциометры 90

4.2.6. ЦАП прямого цифрового синтеза 90

4.2.7. Параметры ЦАП 91

4.3. Аналого-цифровые преобразователи 94

4.3.1. Общие положения 94

4.3.2. АЦП параллельного типа 98

4.3.3. АЦП последовательного приближения 99

4.3.4. Последовательно-параллельные АЦП конвейерного типа 100

4.3.5. Сигма-дельта АЦП 101

5. ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ 104

5.1. Общая характеристика цифровых сигналов и цифровых микросхем 104

5.2. Основы алгебры логики 107

x+0=x; x+1=1; x+x=x; 109

Применяя правила выполнения операции И, получаем 109

x0=0; x1=x; xx=x; 109

Эти четыре пары соотношений называют соответственно законами нулевого множества, универсального множества, повторения (тавтологии), дополнительности. 110

Из правила выполнения инверсии следует, что 110

5.3. Логические элементы 112

5.3.1. Типы логических элементов 112

5.3.2. Параметры логических элементов 116

5.4. Построение комбинационной логической схемы по заданной функции. Минимизация логических функций 119

5.5. Типы выходных каскадов цифровых элементов 123

5.6. Сложные логические элементы 125

6. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НА ЦИФРОВЫХ МИКРОСХЕМАХ 128

6.1. Системы счисления 128

6.2. Дешифраторы и шифраторы 133

6.3. Мультиплексоры и демультиплексоры 139

6.4. Компараторы кодов 142

6.5. Сумматоры 144

6.6. Триггеры 146

6.7. Регистры 153

6.8. Счетчики импульсов 155

6.9. Автоматизированные измерительные системы 157

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 162

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 162

Учебное издание

Липатов Геннадий Иванович

АВТОМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ, КОНТРОЛЯ И ИСПЫТАНИЙ

В авторской редакции

Компьютерный набор Г.И. Липатова

Подписано к изданию 19.12.2011

Объем данных 6 Мб

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический

университет»