Раздел 7. Аналоговые регистрирующие приборы

Тема 7.1. Самопишущие приборы.

Самопишущий прибор (СП) – измерительный, регистрирующий измерительный прибор, в котором предусмотрена запись показаний в форме диаграммы. СП применяют для регистрации одной или нескольких физических величин (напряжения, тока, сопротивления, усилия, температуры, влажности, перемещения, расхода и т.д.) как функции времени или (реже) другой физической величины. Простейший СП представляет собой измерительный прибор, к подвижной части которого присоединён пишущий элемент (ПЭ) — перо, карандаш, капиллярная трубка и т.д., оставляющий след на движущемся носителе записи (чаще всего на бумажной ленте).

Рис. 7.1. Самопишущий прибор с развёртывающим преобразованием: 1 — лента со штифтами 4, выполняющая развёртку шкалы измерения; 2 — печатающая планка; 3 — электромагнит; 5 — красящая лента; 6 — привод носителя записи; М — носитель записи. Запись точечная: на рисунке отдельные точки сливаются в непрерывную линию.

Рис. 7.2. Принципиальная схема одноканального светолучевого осциллографа: 1 — источник света; 2 — конденсор; 3 — щелевая диафрагма; 4 — призма; 5 — магнитоэлектрический вибратор; 6 — призма; 7 — зеркальный барабан; 8 — экран визуального наблюдения (матовое стекло); 9 — цилиндрическая линза; 10 — щелевая диафрагма: М — светочувствительная бумага (носитель записи).

Различают самопишущие приборы для дискретной записи (точками, штрихами или другими знаками) и для непрерывной записи (в виде некоторой линии). Для одновременной регистрации нескольких величин, изменяющихся во времени, СП оснащают соответствующим числом ПЭ и широким ленточным носителем записи (со шкалами измеряемых величин по ширине и шкалой времени по длине ленты). При этом результаты измерений разных величин записываются различными знаками либо отметками разных цветов. Перемещение ленты во времени может иметь шагообразный характер, получающаяся в этом случае запись обладает дискретностью в двух измерениях: по шкале значений и во времени. Существует множество разнообразных систем самопишущих приборов различающихся способом записи, механизмом, конструктивным исполнением, числом регистрируемых параметров и т. д. Наиболее известные самопишущие приборы — самопишущие вольтметры, ваттметры, автоматические потенциометры, светолучевые осциллографы, термографы, барографы и др. С развитием цифровых методов измерений и применением ЭВМ для обработки полученных результатов предпочтение отдаётся цифровым печатающим измерительным приборам, имеющим измерительные преобразователи электрических и неэлектрических величин в информацию, представленную в цифровой форме. Выпускают СП стационарные (щитовые) и переносные.

Самопишущие приборы применяют тогда, когда недостаточно знать только некоторое отдельное значение измеряемой величины, а требуется проследить за её изменением с течением времени либо в зависимости от других физических величин. Такая запись может служить документом, позволяющим судить об эволюции изучаемого явления, о ходе технологического процесса, работе контролируемых агрегатов или действиях обслуживающего их персонала.

Тема 7.2. Аналоговые запоминающие осциллографы.

Запоминающий осциллограф – это осциллограф, который при помощи специального устройства, например ЭЛТ с памятью или электронного ЗУ, позволяет сохранять на определенное время исследуемый сигнал и при необходимости представлять его для однократного или многократного визуального наблюдения или для дальнейшей обработки.

Запоминающий осциллограф на базе запоминающей ЭЛТ могут работать и в режиме обычного воспроизведения осциллограмм. Структурная схема его базируется на схеме универсального осциллографа и содержит дополнительные функциональные узлы, обеспечивающие управление памятью, воспроизведением и стиранием записанного изображения.

Используются два метода запоминания сигнала в осциллографе: аналоговый и цифровой. Аналоговая память способна работать при более высоких скоростях, но она менее гибкая, чем цифровая память.

Аналоговое запоминание исследуемого сигнала осуществляется путем записи исследуемого сигнала с помощью записывающего проектора запоминающей ЭЛТ, генератора развертки и схемы управления лучом. Запись может быть как однократной, так и многократной (последовательное наложение изображений). Режим многократной записи называется накоплением и позволяет существенно улучшить качество изображения для периодических сигналов. Воспроизведение изображения осуществляется с помощью воспроизводящего прожектора запоминающей ЭЛТ и схемы управления воспроизведением.

Стирание производится подачей на подложку мишени запоминающей ЭЛТ стирающего импульса и может быть ручным и автоматическим. Для периодических сигналов процессы записи и стирания могут автоматически чередоваться.

В осциллографе с цифровым запоминанием входной сигнал преобразуется в числовую форму, так что все последующие сигналы представляются в цифровом виде. В этом осциллографе используется обычная ЭЛТ, а хранение информации происходит в электронной цифровой памяти.