1. ТЕЛЕВИМІР
1.1. Основні поняття. Класифікація
Телевимірювання (ТІ) – отримання інформації про значення вимірюваних параметрів контрольованих та керованих об'єктів методами та засобами телемеханіки (ГОСТТаким чином, телевимірювання визначається як область автоматичних вимірювань на відстані через канали зв'язку без безпосередньої участі людини в процесі вимірювання. ТІ як область техніки та технічних наук одночасно є частиною вимірювальної техніки і телемеханіки.У зв'язку з цим в ТІ розвиваються і застосовуються одночасно методи та технічні засоби вимірювань і телемеханіка. дії перешкод Навіть якби зазначені похибки перебували в допустимих межах, передача великої кількості показань зажадала б великої кількості проводів Крім того, у деяких випадках (передача вимірювання з рухомих об'єктів – літаків, супутників, ракет та ін.) звичайні методи принципово не можуть бути використані. Методи телевимірювання дозволяють зменшити похибку під час передачі вимірюваних величин на великі стояння, і навіть багаторазово використовувати лінію зв'язку. Сутність телевимірювання полягає в тому, що величина, що вимірюється, попередньо перетворена в струм або напруга, додатково перетворюється в сигнал, який потім передається по лінії зв'язку. Таким чином, передається не сама величина, що вимірюється, а еквівалентний їй сигнал, параметри якого вибирають так, щоб спотворення при передачі були мінімальними.
Структурна схема телевимірювання наведено на рис. 1.1.
Мал. 1.1. Структурна схема телевимірювання
Вимірювана величина X(тиск, вологість, рівень, швидкість, вібрація тощо) перетворюється за допомогою датчика (первинного перетворювача) на електричну величину U Д1 (струм, напруга, опір, ємність, індуктивність). Сигнал з виходу датчика не може бути безпосередньо використаний для передачі по інформаційному каналу. У таких випадках вихідні сигнали від датчиків подаються на канальні перетворювачі, де перетворюються до єдиного (уніфікованого) параметра U C 1 (напруга 0...5, напруга 0...10, струм 0...100 мА), прийнятому для даної системи. Параметр U C 1 перетворюється в передавачі методом кодування і модуляції параметр сигналу U У 1 , придатний для передачі по лінії зв'язку. Отже, передавач узгоджує параметр UC 1 з лінією (каналом) зв'язку. На приймальній стороні сигнал U У 2 (він відрізняється від U У 1 за рахунок впливу перешкод в лінії зв'язку) надходить на вхід приймача і перетворюється (демодулюється і декодується) у величину U C 2 яка приймальним перетворювачем перетворюється на значення струму або напруги, яке еквівалентно вимірюваній величині і відтворює її на приладі, що реєструє. Сукупність технічних засобів на передавальній, приймальній сторонах і каналі зв'язку, необхідних для автоматичного вимірювання одного або ряду параметрів на відстані, включаючи датчик і прилад, що реєструє, називається телевимірювальною системою (СТІ). А технічні засоби, призначені для здійснення телевимірювань шляхом низки автоматичних перетворень та передачі сигналів через канал зв'язку, називаються приладом . Процес телевимірювання здійснюється без безпосередньої участі людини.
Розрізняють телевимірювання на виклик і на вибір, поточних та інтегральних значень.
Телевимірювання за викликом – телевимірювання за командою,що посилається з пункту управління (ПУ) на контрольований пункт (КП) і викликає підключення на КП передавальних пристроїв, а на ПУ - відповідних приймальних пристроїв. Телевимірювання на виклик дозволяє використовувати одну лінію зв'язку (канал телевимірювання) для послідовного спостереження за багатьма об'єктами телевимірювання. Диспетчер за допомогою окремої системи телеуправління може підключати до каналу ТІ бажаний об'єкт ТІ. На ПУ показання можна спостерігати загальному вихідному приладі. Якщо показання мають різні шкали, то вимірювані величини підключаються до різних приладів. При ТІ на виклик можна застосовувати автоматичне опитування об'єктів ТІ циклічно за заданою програмою.
Телевимірювання на вибір – ТІ шляхом підключення до пристроїв ПУ відповідних приймальних приладів при постійно підключених передавальних пристроях на КП.
Телевимірювання поточних параметрів (ТІТ) – отримання інформації про значення параметра, що вимірюється в момент опитування пристроєм телемеханіки.
Телевимірювання інтегральних значень (ТІІ) - отримання інформаційного
ції про інтегральні значення вимірюваних величин, проінтегрованих за заданим параметром, наприклад часу, в місці передачі.
1.1.1. Характеристики систем ТІ. Основною характеристикою СТІ є точність. Точність характеризується статичною похибкою або просто похибкою.
Похибка – ступінь наближення показань приймального приладу до дійсного значення вимірюваної величини. Відповідно до ГОСТкласи точності каналів ТІ повинні бути встановлені для пристроїв та комплексів при цифровому та аналоговому відтворенні вимірюваних параметрів з наступного ряду: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5. Основна наведена похибка пристрою ТІ у відсотках від кінцевого значення робочої частини шкали вихідного приладумає перевищувати зазначені значення класів точності. Так, для класу точності 1,0 основна наведена похибка d £ 1%.
Розрізняють абсолютну D, відносну d отн і наведену d пр по-
D = х і - х д; d отн % = D × 100 / х д; d прив % = D × 100 / (х max - х min),
де х д - дійсне значення телевимірюваної величини (вимірюване
зразковим приладом); х і - виміряне значення (покази реєструючого приладу);
х max , х min - граничне значення вимірюваної величини (за шкалою реєструючого приладу).
Основна похибка залежить від принципу дії, конструкції та технології виготовлення пристрою ТІ, що визначається за нормальних умов. Це відповідає номінальній напрузі та частоті, відсутності перешкод, роботі при температурі навколишнього повітря 20±3°C та відносній вологості 30…80 %, відсутності зовнішніх та інших полів, нехарактерних для нормальних умов тощо.
Додаткові похибки викликаються різними відхиленнями нормальних умов роботи.
Згідно з ГОСТом допускається відхилення напруги живлення від плюс 10 до мінус 15 % (клас пристроїв АСЗ) і від плюс 15 до мінус 20 % (клас пристроїв АСІ) від номінальних параметрів живлення. Номінальні параметри живлення пристроїв від електричних мереж змінного струму частотою 50 Гц мають бути такі: напруга однофазної мережі – 220 В; напруга трифазної мережі – 220/380 В. Допускається відхилення частоти 50 Гц від плюс2 до мінус 2% (клас 3) та від плюс5 до мінус 5% (клас 4).
Пристрої повинні виконувати задані функції при відхиленнях рівня
сигналу на вході приймального пристрою плюс 50 і мінус 50 % від номінального значення вхідного сигналу.
Телевимірювані величини повинні відтворюватися аналоговим абоцифровим приладом абсолютних значеннях вимірюваних величин. Це означає, що якщо передається величина виражається в тоннах, то прилад на приймальній стороні має бути відградуйований в тоннах. Лише в окремих випадках допускається відтворення у відсотках.
Пристрій ТІ складається з багатьох перетворювачів, підсилювачів та інших вузлів, які включені послідовно і працюють у різних у багатьох випадках незалежних між собою умовах. Тоді середня квадратична похибка системи дорівнює