Сулаберидзе В.Ш., Юлиш В.И. Физические основы измерений. Часть 2. Эталоны и первичные преобразователи физических величин
Подождите немного. Документ загружается.
2
Рис. 2.1. Структурные схемы датчиков с несколькими последовательными преобразова-
ниями: прямого (а) и уравновешивающего (б) преобразования; разветвленная
(в); параметрического датчика с внешним источником питания (г)
S
1
S
i
S
N
X
Y
а)
S
1
S
i
S
N
X
Y
b
б)
S
1
S
i
S
N
X
Y
U
П
г)
S
1
i
'
S
X
Y
i
"
S
S
N
в)
S
i+1
1,0
0
0
0,1
0,01
0,1
1,0
1
0
100
f/fc
y
-
45
0
-
90
0
0,1
1,0
1
0
100
f/fc
а) б)
Рис. 2.2. Частотные характеристики системы первого порядка: а) -АЧХ: б) -ФЧХ
y
1
/x
1
3
а) б)
Рис. 2.3. Частотные характеристики системы второго порядка: а) –АЧХ; б) –ФЧХ
A
f
/A
f0
1,0
0,1
0,01
0,01
0,1
1,0
10
100
f/f
0
0,01
0,1
1,0
10 100
f/f
0
z
1
<
z
2
<
z
3
0
-90
0
-180
0
y
z
1
<
z
2
<
z
3
<
z
4
z
<1/
2
z
>1/
2
0
2
4
6
8
w
0
t
z
1
<
z
2
<
z
3
2
1
(
)
yt
z
=0
z
=2
Рис. 2.4. Переходные функции системы
второго порядка
A
Y
Y
A
t ω
Рис.2.5. Временное и частотное представление постоянного сигнала
ω
0
Y
Y
t ω
Рис. 2.6. Временное и частотное представление периодического сигнала
4
w
0
2
D
w
w
S(
w
)
Рис.2.9. Спектр амплитуд частотно-модулированного сигнала при индексе частотной мо-
дуляции 5
1(t)
Рис 2.7. Временное и частотное представление ступенчатой единичной функции
t ω
|S(ω)|
1
Рис. 2.8.
Графическое представление амплитудной модуляции гармонического
сигнала
t
t
x(t)
0
+A
0
0
-A
0
-
a(t)
+a(t)
5
Характер изменения физической величины
Амплитудно-импульсная, параметр модуляции Am
Частотно-импульсная, параметр модуляции f
Широтно-импульсная, параметр модуляции t
Фазово-импульсная, параметр модуляции j
Рис.2.10. Диаграммы различных видов импульсной модуляции измерительного сигнала
R
вн
R
н
Е
истт
ип/д
а
)
R
вн
R
н
I
ист
ип/д
б
)
Рис. 2.11. Схемы включения датчика: а) потенциометрическая, R
вн
<
<
R
н
;
R
вн
R
эт
Е
исттт
ИП
R
д
R
н
ВП
Рис.2.12. Схема с делителем
U
н
=
U
д
=
E
ист
R
д
/(
R
д
+
R
вн
+
R
эт
)
R
вн
R
1
Е
ист
R
2
R
н
R
3
R
4
Рис.2.13. Резистивный мост Уитстона
6
–
R
R
2
R
1
C
U
0
Рис. 2.14. Схема мультивибратора с самовозбуждением на операционном усилителе
+
+
–
+
R
д
U
вх
U
вых
=U
вх
2
1
1
R
R
æö
+
ç÷
èø
+
+
R
1
–
+
R
д
U
вх
U
вых
=U
вх
+
+
–
+
I
д
®
R
д
U
вых
=-RI
д
+
R
–
+
R
д
+
-
R
2
U
вых
= - U
вх
R
2
/R
1
R
1
U
вх
–
+
C
д
U
вых
=-q
д
/C
r
+
C
r
–
+
+
+
R
2
(
)
( )
212
вых1
112
2
2
1
R' R +R
UU-
R R' + R'
R
-U
R
»
R
1
R
1
'
U
2
U
1
R
2
'
а)
б)
в) г)
д) е)
q
д
Рис. 2.15. Схемы преобразования измерительного сигнала датчика: а) повторитель напряжения;
б) неинвертирующий усилитель напряжения; в) преобразователь ток-напряжение; г) инверти-
рующий усилитель напряжения; д) электрометрический усилитель (датчик-источник заряда); е)
дифференциальный усилитель
7
j
д
=
j
н
±
90
0
j
д
=
j
н
j
д
=
j
н
+180
0
x
»
а
10
x
г
,
x
п
1
1
/
2
1
/
4
10
-
1
10
-
2
10
-
3
x
»
а
-
3
п
x
»
а
-
1
г
10
-
3
10
-
2
10
-
3
1
/
3
1
10
100
1000
а
Рис.2.16. Согласование датчика и цепи по передаваемой мощности, г – генераторный
датчик; п – параметрический датчик
Объект
Измеритель-
ное устрой-
ство
Устройство
обработки ин-
формации
Устройство
хранения ин-
формации
Устройство
представления
информации
Устройство
воздействия
на объект
Устройство
управления
ЭВМ
Рис. 2.17. Структурная схема ИИС
Датчик
Устройство сравнения
Устройство выда-
чи результата
Мера
Рис.2.18. Структурная схема ИС
8
Цезиевый репер
Водородный
репер
Водородн
ый репер
Водородн
ый репер
Водородный
хранитель
Рубидиевый
хранитель
Цезиевый
хранитель
Цезиевый
хранитель
Цезиевый
хранитель
Цезиевый
хранитель
Непрерывно р
а-
ботающие ме-
ры/хранители
времени
Аппаратура питания и регулирования
Аппаратура управления и сличений
Рис. 3.1. Структура ГПЭ РФ времени и частоты
УС
1
ИО
1
УС
n
ИО
n
Н
Х
Рис.2.19. Структурная схема канала САК с непрерывным контролем: УС – уст-
ройство сравнения; ИО – устройство индикации отклонения; Н – устройство
выработки и хранения норм
9
1,42 ГГц
5
МГц
f
обр
3
6
2
5
4
1
Рис.3.3. Схема водородного репера: 1 – синтезатор частоты; 2 – фазовый детектор; 3 –
усилитель промежуточной частоты; 4 – кварцевый генератор; 5 – умножитель часто-
ты; 6 – смеситель; 7 – водородный генератор; 8 – источник атомов водорода; 9 - от-
клоняющее магнитное поле; 10
–
накопитель; 11
–
объемный резонатор
7
8
9
10
11
f
обр
5 МГц
f
вн
9,2 ГГц
1
2
3
6
5
4
N
S
N
S
7
8
9
10
9
11
Рис.3.2. Схема цезиевого репера частоты: 1 – синтезатор; 2 – кварцевый генератор; 3 -
блок
автоподстройки частоты; 4 – умножитель частоты; 5 – модулирующий генератор; 6 – уси-
литель сигналов; 7 – атомно-лучевая трубка (вакуумная); 8 – источник атомов цезия с на-
греваемой спиралью; 9 – отклоняющее магнитное поле; 10 - объемный резонатор; 11 – де-
тектор частиц по ионному току
10
1 2 5
3
4
6
Рис. 3.6. Схема лазерного абсорбционного измерителя концентраций:
1 – лазер; 2 – кювета с газовой смесью; 3 – управляемый частотный модуля-
тор; 4 – ФНЧ; 5 – фотоприемник; 6 – синхронный усилитель (СУ)
Постоянная с
о-
ставляющая
Переменная с
о-
ставляющая
раствор
ион
-
селективный
электрод
стандартный
электрод
ион
-
селективная
мембрана
Рис.3.5. Водородная гальваническая ячейка
* - каломельная паста – хлорид ртути, Hg
2
Cl
2
серебряный
электрод в хло-
риде серебра
кабель
ртуть
каломельная
паста
*
пробка
раствор хл
о-
ристого калия
пористая
пробка
кабель
Хроматографическая колонка
Узел ввода
пробы
детектор
Рис. 3.4. Схема хроматографа
носитель
проба
Измер
и-
тельная
система
11
I
U U
б)
I
а)
обра
т-
ный ток
Рис. 3.9. Общий вид ВАХ терморезистора (а), p-n перехода (б)
2
3 4 5
1
Удаленный
объект
6
Рис. 3.7. Схема дистанционного анализа спектров комбинационного рассеяния,
возбуждаемого импульсным лазером:
1 – лазер; 2 – ЭВМ (банк спектров; управление); 3 – телевизионная трубка; 4 –
электронно-оптический преобразователь; 5 – монохроматор; 6 - телескоп
Т
ρ
Рис. 3.8. Общий вид зависимости удельного электросопротивления
ρ
металлов (1) и полупроводников (2) от температуры Т
1
2