Ведерников Б.М. Специальные измерения и техническая диагностика устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Лекции
Подождите немного. Документ загружается.
КАФЕДРА «АВТОМАТИКА, ТЕЛЕМЕХАНИКА И СВЯЗЬ
НА ТРАНСПОРТЕ»
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКАЯ
ДИАГНОСТИКА УСТРОЙСТВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОЙ
АВТОМАТИКИ, ТЕЛЕМЕХАНИКИ И СВЯЗИ
СОДЕРЖАНИЕ
Специальные измерения и техническая диагностика устройств
железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
Введение
Рабочая программа
Лекционный курс
Лабораторные работы
Методические указания к выполнению контрольной работы
Тестовые экзаменационные вопросы
Литература
Ведерников Борис Михайлович. Специальные измерения и
техническая диагностика устройств железнодорожной автоматики,
телемеханики и связи. Учебно – методические материалы по
дистанционному обучению студентов 6 курса специальности 3602
“Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном
транспорте”, специализации “Автоматика и телемеханика”, заочного
обучения. Алматы, 2001.
Учебно – методическое пособие содержит: рабочую программу
дисциплины “ Специальные измерения и техническая диагностика
устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи ” для
студентов специальности 3602 “Автоматика, телемеханика и связь на
железнодорожном транспорте”, специализации “Автоматика и
телемеханика”; краткий лекционный курс; методические указания к
выполнению контрольной работы; тестовые экзаменационные
вопросы; список литературы.
В теоретической части рассмотрены вопросы организация
проверки средств измерений на железнодорожном транспорте в
устройствах автоматики и телемеханики. Приведены способы
рациональных, достоверных специальных измерений; методы
обработки результатов измерений; методы технического
диагностирования устройств и автоматизации измерений.
Пособие предназначено для студентов специальности 3602
“Автоматика, телемеханика и связь на железнодорожном
транспорте”.
Рецензенты: к.т.н., доцент Имандосова Б.М. (КазАТК),
Руководитель сектора Автоматики отдела АЭС ОАО
«Казгипрожелдортранс» Санаров В.П.
ВВЕДЕНИЕ
Дисциплина - “Специальные измерения и техническая
диагностика устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и
связи” (СИТД) - важное звено в профессиональной подготовке
инженера - электрика, так как его практическая деятельность связана
с организацией и проведением пуско-наладочных и профилактических
измерений в аппаратуре автоматики, телемеханики и связи (АТС), а
также с проведением процедур поиска неисправностей и
восстановления работоспособности эксплуатируемых устройств.
Решение задачи обеспечения достаточного уровня надежности и
работоспособности устройств автоматики определяется умением
обслуживающего персонала осуществлять наиболее рациональные
процедуры измерения и диагностики.
Изучив дисциплину студент должен знать основные виды и
методы измерений, применяемых в технике АТС; принципы
построения и основные характеристики средств измерений; способы
обеспечения экономически обоснованных рациональных,
достоверных измерений; методы обработки результатов измерений;
методы технического диагностирования устройств; методы
автоматизации измерений; основы организации метрологического
надзора за состоянием средств измерений.
Уметь рационально и правильно использовать средства и методы
измерений в практической работе; выбирать оптимальный метод
измерения и соответствующие средства измерений с целью получения
достоверных результатов измерений; проводить обработку и оценку
результатов измерений; строить алгоритмы диагноза и проводить
процедуры поиска неисправностей в устройствах железнодорожной
АТС; осуществлять метрологический контроль правильности
функционирования средств измерений.
Иметь представление о тенденциях развития методов и средств
измерений и технического диагностирования систем, принципах
построения автоматизированных систем измерений.
Изучение данной дисциплины требует знаний теоретических
основы автоматики и телемеханики (ТОАТ); систем автоматики и
телемеханики на перегонах и станциях (АТП и ССАТ); основ
метрологии, стандартизации и электрических измерений.
Фундаментальность полученных знаний по курсу, кроме
самостоятельного изучения по рекомендованной литературе,
обеспечивается прослушиванием лекций, выполнением лабораторных
и контрольной работ.
1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины “Специальные измерения и техническая диагностика
устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи”
(СИТД) по специальности “Автоматика, телемеханика и связь на
железнодорожном транспорте”.
Форма обучения заочная
Курс –6 Самостоятельные работы:
Семестр – 11,12
Лекции - 10 часов Контрольная работа –12 семестр
Лаборатор. работы - 8 часов Форма контроля:
Экзамен - 12 семестр
Сам. работа студ. - 160 часов Зачет - 11 семестр
Всего - 178 часов
1.1. ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1.1. Структура дисциплины
Таблица 1.1
№ Разделы (темы) дисциплины Всег
о
Количество часов,
отведенных на изучение
разделов по видам
занятий
темы часов лекции лаб.зан СРС
11 семестр
1. Основные сведения о метрологии 6 2 - 4
2. Погрешности и математическая
обработка результатов измерений 6 - - 6
3. Средства измерений общего
применения 12 - - 12
4. Методы и средства измерений в
устройствах автоматики и
телемеханики
78 4 4 70
12 семестр
5. Техническая диагностика систем
железнодорожной автоматики,
телемеханики. 68 4 4 60
6. Измерение в устройствах проводной
связи 4 - - 4
7. Радиотехнические измерения в
устройствах железнодорожной связи 4 - - 4
ИТОГО 178 10 8 160
1.1.2. Содержание дисциплины
6 курс, 11 семестр. Лекции - 6 часов.
Тема 1, 2. Основные сведения о метрологии. Погрешности и
математическая обработка результатов измерений. 2 часа
Лекция 1. Измерения и информация. Система единиц и виды
измерений. Метрологическая служба и организация проверки средств
измерений на железнодорожном транспорте. Особенности измерения
в устройствах автоматики и телемеханики. Погрешность измерений.
Классификация погрешностей. Обработка результатов прямых
измерений. Оценка погрешностей косвенных измерений.
Тема 4. Методы и средства измерений в устройствах автоматики
и телемеханики. 4 часа
Лекция 2. Измерения в рельсовых цепях. Определение первичных
параметров. Методы холостого хода, короткого замыкания, двух
коротких замыканий. Проверка чередования полярности и фаз в
смежных рельсовых цепях. Регулировка рельсовых цепей в
эксплуатационных условиях. Регулировочные таблицы. Методы
проверки исправности изоляции стрелочных переводов. Прибор
измеритель сопротивления балласта (ИСБ-1).
Лекция 3. Проверка и испытания аппаратуры электрической,
горочной и диспетчерской централизации. Проверка аппаратуры
автоблокировки на испытательных стендах. Проверка аппаратуры
автоматической локомотивной сигнализации (АЛСН), устройство
контрольных пунктов АЛСН. Измерения в электроприводах.
Определение места повреждения кабельных линий. Измерение
сопротивления изоляции электрического монтажа.
Тема 6, 7. Измерения в устройствах проводной связи.
Радиотехнические измерения в устройствах железнодорожной
связи.
Измерение в устройствах проводной связи. Радиотехнические
измерения при настройке, ремонте и эксплуатации радиоустройств.
6 курс, 10 семестр. Лекции - 4 часа.
Тема 5. Техническая диагностика систем железнодорожной
автоматики, телемеханики и связи. (4 часа).
Лекция 1. Основные понятия и определения технической
диагностики. Классификация задач, способов, средств и методов
технической диагностики. Методы построения тестов
диагностирования. Выбор контролируемых параметров в устройствах
АТ. Датчики контроля в системах диагностики. Основные требования,
принципиальные схемы. Поиск отказов в аппаратуре рельсовых
цепей, электрической централизации, релейной полуавтоматической
блокировки, в устройствах автоблокировки и автоматической
локомотивной сигнализации. Расчет оптимальных сроков
технического обслуживания устройств железнодорожной автоматики
и телемеханики.
Лекция 2. Системы технического диагностирования. Структурная
схема системы ПОНАБ, ДИСК. Аппаратура, техническое
обслуживание. Перспективы развития средств измерения и
технического диагностирования в системах АБ, ЭЦ, ГАЦ.
1.1.3. Лабораторные работы
Таблица 1.2
№ Наименование
Место
проведе
ния
Кол-
во
часов
11 семестр
1 2 3 4
2. Испытание дешифраторных ячеек кодовой
автоблокировки. 323 2
3. Проверка блоков электрической централизации и
горочной автоматической централизации. 323 2
12 семестр
3. Изучение оптимальных алгоритмов поиска
неисправностей в кодовой автоблокировки, рельсовых
цепях, в стрелочном электроприводе (Программа АОS). 322 2
4. Исследование функциональных возможностей
диагностической системы ДИСК - БКВЦ. 323 2
ИТОГО 8
1.1.4. Самостоятельная работа студентов
В соответствии с учебным планом специальности 3602 в 12
семестре предусматривается выполнение контрольной работы № 1
[8].
Контрольная работа выполняется в виде пояснительной записки
объемом не более 10 листов рукописного текста. Чертежи
выполняются на миллиметровой бумаге.
1.2. Методическое обеспечение дисциплины
Список основной [1-3] и дополнительной [4-9] литературы
приведен в конце данных учебно - методических материалов.
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТРОЛОГИИ,
ПОГРЕШНОСТИ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА
РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
2.1.1. Измерения и информация
Сложный процесс производства измерений тесно связан с
получением полезной информации, т. е. сведений ранее неизвестных
получателю. Рассматривая измерения как способ получения
информации, заметим, что она может сохраняться в течение любых
промежутков времени или изменяться во времени, может переходить
из пассивной формы (при хранении информация никак себя не
проявляет) в активную, когда информация непосредственно участвует
в процессе определения, управления и построения той или иной
структуры. Можно говорить и об обратном ее свойстве - переходе ее
из активной формы в пассивную, т. е. запоминания или записи
информации.
В этом состоит сложность измерительного процессе как процессе
опознавания неизвестного нам объекта. Еще Галилей учил: “измеряй
все доступное измерению и делай доступным все недоступное ему”. К
этому можно добавить и слова Кельвина: “каждая вещь известна
лишь в той степени, в какой ее можно измерить”. Трудность понятия
измерений заключается в их кажущейся простоте.
Чтобы управлять, необходимо, прежде всего, точно измерять
параметры, по которым происходит управление объектом, в том числе
и качеством работы устройств автоматики, телемеханики и связи. Это
тем более относится к железнодорожным системам, осуществляющим
не только управление и регулирование, но и обеспечивающим
безопасность движения поездов, исключающим всякий риск в
нарушении процессе перевозок грузов и пассажиров.
Если в философском аспекте измерения является важным
универсальным методом познания физических явлений и процессов, в
научном - осуществляют связь теоретических положений с
экспериментом, то в техническом аспекте измерения - это способы и
методы получения количественной и качественной информации об
объекте управления и контроля, без которой невозможно успешное
выполнение условий технологического процесса.
Этим и определяется единство понятий измерение и получение
качественной информации. Наука об измерениях называется
метрологией, в задачи которой входит извлечение количественной и
качественной информацией о свойствах объектов и процессов.
Совокупность физических и математических методов, используемых
для получения измерительной информации с заданной точностью и
достоверностью, определяет методы метрологии.
2.1.2. Система единиц и виды измерений
Метрология включает в себя такие понятия, как общая теория
измерении, единицы физических величин и их системы, методы и
средства измерении, эталоны и образцовые средства измерении,
основы обеспечения единства измерении, методы передачи размеров
единиц от эталонов и образцовых средств измерении рабочим
средствам (приборам) измерении.
Под физической величиной в качественном отношении понимают
общее свойство, а в количественном отношении - индивидуальное
свойство для каждого объекта.
Измерение можно рассматривать как нахождение физической
величины опытным Метрология включает в себя такие понятия, как
общая теория измерений, единицы физических величин и их системы,
методы и средства измерений, эталоны и образцовые средства
измерений, основы обеспечения единства измерений, методы
передачи размеров единиц от эталонов и образцовых средств
измерений рабочим средствам (приборам) измерений.
Под физической величиной в качественном отношении понимают
общее свойство, а в количественном отношении - индивидуальное
свойство для каждого путем с помощью специальных технических
средств, как сравнение интересующей нас величины с величиной,
принятой за единицу. Часто термин “величина” применяют
неправильно, например, говорят “величина тока - 10 А”. Но ток - это
величина, лучше в этом случае сказать или написать “ток - 10 А”.
Каждая величина измеряется опытным путем с использованием
средств измерений (измерительные приборы и системы).
Различают основные и производные физические величины.
Основная физическая величина - это величина, входящая в систему
единиц и условно принятая в качестве независимой от других величин
этой системы, например, масса, время, температура.
Производная физическая величена - это величина, входящая в
систему и определяемая через основные величины этой системы,
например, ускорение, мощность.
Система единиц состоит из нескольких основных единиц и ряда
производных.
В международной системе единиц СИ принято 7 основных
единиц, через которые наиболее удобно определяются остальные
единицы. К основным единицам относятся: массы - килограмм (кг),
длины - метр (м), времени - секунда (с), силы тока - ампер (А), силы
света - кандела (кд), термодинамической температуры - кельвин (К),
единица количества вещества - моль, две дополнительные единицы -
радиан для плоского угла и стерадиан для телесного угла, а также
свыше 100 производных единиц.
Обозначение единиц, названных в честь великих ученых, принято
писать с прописной, остальные строчными буквами.
Прописной буквой также обозначаются кратные приставки: Т-
тера, Г- гига, М - мега.
В случае когда отношение двух одноименных величин изменяется
в очень широких пределах в обе стороны от 1, применяют
логарифмическую величину. Например, бел (Б), децибел (дБ), равный
0,1 Б, октаву, бит, непер.
Измерения подразделяются на прямые, косвенные и совместные.
Прямые измерения - это такие измерения, при которых искомое
значение величины определяется непосредственно прибором: ток -
амперметром, длина - линейкой и т. д.
При косвенных измерениях искомое значение величины определяется
через другие величины, связанные известной зависимостью:
мощность в электрической цепи постоянного тока через напряжение и
ток, фазовые соотношения - методом трех вольтметров и т. д.
Совместные измерения производятся одновременно для двух или
нескольких разноименных величин, чтобы найти зависимости между
ними. Например, определение температурного коэффициента
резисторов, при котором одновременно измеряется сопротивление и
температура.
В практике известны и специальные виды измерении, к которым
относятся: приемо - сдаточные, профилактические, аварийные.
Приемо - сдаточные измерения производят при внедрении новых
или модернизированных систем автоматики, телемеханики и связи с
целью установления соответствия параметров данной системы
нормам и требованиям технического задания и технических условии
на данную систему. Профилактические измерения выполняют с целью
установления соответствия параметров системы и отдельных ее узлов
и блоков номинальным значениям параметров с последующей
регулировки, ремонтом аппаратуры и заменой вышедших из строя
элементов, узлов и блоков.
Аварийные измерения проводятся с целью установления характера
и места аварии, а также определения причин и лиц, ответственных за
аварию.
2.1.3. Погрешность измерений
Несовершенство средств измерений, ошибки операторов приводят
к тому, что значения измерений величин Х определяются с некоторым
приближением различной точности.
Отклонение результатов измерений от истинных значений
измеряемой величины называют погрешностью измерений. Тогда
неизвестное истинное значение
Х
и
заменяют действительным
значением Х
д
найденным экспериментальным путем и максимально
приближающимся к истинному.
Погрешность может быть выражена в абсолютных и
относительных единицах.
Абсолютная погрешность
х х х
и д
.
(2.1)
Абсолютная погрешность не всегда позволяет оценить точность
измерения. Поэтому используют понятие относительной погрешности
, т. е. отношение абсолютной погрешности измерения к
действительному значению измеряемой величины, выраженное в
процентах
( / ) х
д
100%.
(2.2)
Погрешность показаний, которая возможно при работе прибора в
нормальных условиях, называют основной. Измерительные приборы
характеризуются номинальной относительной погрешностью
н
х
В
,
(2.3)
где
- абсолютная погрешность;
В- показания прибора при измерении величины Х .
Приведенной относительной погрешностью
п ив
п е д
х
В
р .
max
р
100%,
(2.4)
где
х
max
- максимальная абсолютная погрешность;
В
п е др .
- предельное значение шкалы прибора.
По величине приведенной погрешности, т. е. по точности,
приборы делят на восемь классов: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5;
4,0.