Xulosa Foydalanilgan adabiyotlar

Mavzu: O’lchash kanalining qurilmalari va ularning ko’rsatkichlari.

Reja:

1. 
   O’lchov kanalini avtomatlashtirish va ularga bog’liq tushunchalar.
   
2. 
   O’lchov xatolari.
   
3. 
   O’lchovlarni olishda muhim ahamiyatga ega bo’lgan jihatlar.
   
4. 
   Xulosa
   
5. 
   Foydalanilgan adabiyotlar.
   

O'lchov kanallari avtomatlashtirish tizimlarining eng murakkab qismidir va ishonchli o'lchov natijalarini olish uchun chuqur bilimlarni talab qiladi. Olingan ma'lumotlarning sifati faqat o'lchash vositalarining xatosiga, kalibrlash yoki kalibrlash vaqtida emas, balki ko'proq o'lchov usulining to'g'riligiga, topraklama tizimining to'g'riligiga, ekranlash va simi kabellariga bog'liq. Avtomatlashtirish tizimlarining o'lchash kanallari, o'lchash asboblaridan farqli o'laroq, "dala sharoitida" yaratiladi, bu esa xatolar paydo bo'lishiga olib keladi, ularning mavjudligi har doim ham aniqlanmaydi. O'lchov natijalarini statistik qayta ishlashni amalga oshirishda ko'plab muammolar yuzaga keladi, agar kerak bo'lsa, bilvosita, qo'shma va takroriy o'lchovlarni amalga oshirishda tizimning ruxsat berish chegarasiga erishish.

O'lchov tizimi-nazorat qilinadigan ob'ektning turli nuqtalarida joylashgan funktsional Birlashgan chora-tadbirlar, o'lchash asboblari, o'lchash konvertorlari, kompyuterlar va boshqa texnik vositalar to'plami.ushbu ob'ektga xos bo'lgan bir yoki bir nechta jismoniy miqdorlarni o'lchash va turli maqsadlar uchun o'lchash signallarini ishlab chiqish.

O'lchov tizimining misoli turli xil ob'ektlarning joylashuvini aniqlash uchun radionavigatsiya tizimi bo'lishi mumkin, bu kosmosda bir-biridan sezilarli masofada joylashgan o'lchash va hisoblash komplekslaridan iborat.

Maqsadga qarab, o'lchash tizimlari o'lchash axborotlariga, o'lchash monitorlariga, o'lchash nazoratchilariga va boshqalarga bo'linadi.

O'lchovlarning aniqligi o'lchov vositalarining sifatining asosiy xarakteristikasi bo'lib, o'lchov natijasining o'lchov qiymatining haqiqiy qiymatiga yaqinligi darajasini tavsiflaydi. Aniqlik nisbiy xato moduliga qarama-qarshi bo'lgan qiymat sifatida ifodalanishi mumkin, ammo aniqlikning miqdoriy ifodasi kamdan-kam hollarda qo'llaniladi, odatda "yuqori aniqlik, past aniqlik" deb aytiladi va aniqlik sonini aniqlash uchun xato tushunchasi qo'llaniladi.

O'lchov usulining xatosi (uslubiy xato) qabul qilingan o'lchov usulining nomutanosibligi sababli o'lchovlarning muntazam xatosi komponentidir. Usulning xatosi ba'zan nazariy xato deb ataladi.

Dinamik xato, o'lchanadigan qiymat vaqtida doimiy bo'lmasa paydo bo'ladi. Uni tasvirlash uchun, masalan, Laplas va Fourier tomonidan o'lchov vositasi yoki ularning tasvirining impuls yoki o'tish xarakteristikasi qo'llaniladi. O'lchov signalining chastotasini o'lchash kanalining tarmoqli kengligi chegarasiga yaqinlashganda ortadi.

Muntazam xato-qiymati o'lchovdan o'lchovgacha doimiy bo'lib qoladigan va kalibrlash yoki kalibrlash orqali aniqlanishi mumkin bo'lgan xato, keyin esa kompensatsiya qilinadi. Misol uchun, o'lchov moduli tekshirgichidagi tuzatish jadvallari yordamida kompensatsiya qilingan termojuftning nochiziqli xatosi.

Muntazam xatolar odatda vaqt o'tishi bilan o'zgaradi (Drift), bu esa o'lchov asboblarini davriy kalibrlashni talab qiladi. Ushbu o'zgarishlar o'lchov asboblari elementlarining qarishi va aşınma jarayonlaridan kelib chiqadi. Qarish 1,25 da katta xatolarga olib kelishi mumkin. Muntazam xatolar o'lchov natijalarini namunali qurilma tomonidan bajarilgan o'xshash natijalar bilan yoki boshqa jismoniy printsiplarda ishlaydigan boshqa qurilmalar yordamida o'lchash yo'li bilan taqqoslash yo'li bilan aniqlanadi.

Muntazam xato-bir xil turdagi asboblar to'plamida tasodifiy qiymat va o'lchov vositalarining alohida namunasi uchun deterministik. Shuning uchun, qurilmaning pasportida u matematik kutish va o'rtacha kvadrat og'ish shaklida ko'rsatilishi mumkin.

Tasodifiy xatolar taxmin qilinmaydi, ya'ni tasodifiy qiymatlar. Ular bir nechta o'lchovlarda individual o'lchov natijalarining farqlari sifatida aniqlanadi. Ularning asosiy sababi o'lchash moslamasi ichidagi shovqin va elektron komponentlarning o'z shovqinlaridir. Amaliyot hujjatlarida xatoning tasodifiy tarkibiy qismining standart og'ishlarini yoki aniqroq tavsiflash uchun normallashtirilgan avtokorrelyatsiya funktsiyasi yoki spektral zichlik funktsiyasi ko'rsatilgan. Taqqoslanmagan tasodifiy xatolar bir nechta o'lchovlar natijalarini o'rtacha hisobiga kamaytirilishi mumkin.

O'lchov moslamasining mutlaq xatosi uning yordami bilan o'lchangan qiymat va aniqlangan qiymatning aniq qiymati o'rtasidagi farq sifatida aniqlanadi. Mutlaq xato o'lchanadigan qiymatning o'lchamiga ega. Nisbiy xato o'lchanadigan qiymatning joriy qiymatiga foiz sifatida ifodalanadi. Ta'sirchanlik darajasi bu asbob yordamida o'lchanadigan fizik miqdorning eng kichik qiymati.

Berilgan xato mutlaq xatoning nosimmetrik o'lchash diapazoni uchun o'lchov oralig'ining yuqori chegarasiga yoki assimetrik uchun diapazonning kengligiga nisbati.

Agar o'lchangan qiymat o'zgarganda mutlaq xato o'zgarmasa, uni ko'rib chiqish uchun o'lchash natijasiga qo'shiladi. Bunday xato qo'shimchalar deb ataladi. Qo'shimcha xatoning misoli - bu operatsion kuchaytirgichning nol qiymati bilan bog'liq bo'lgan xato.

Xatolik o'lchanadigan qiymatning oshib borishi bilan ortishi mumkin. Bunday xato o'lchov natijasini xato qiymatiga ko'paytirish orqali hisobga olinadi va multiplikativ deb ataladi. O'lchov o'zgartirgichining uzatish koeffitsientining xatosi multiplikativ xatoning misoli. Multiplikativ nisbiy xato doimiydir. Multiplikativ va qo'shimchali xatolar odatda chiziqli bog'liqlik parametrlari bo'lib, bu o'lchov vositasining natijada paydo bo'lgan xatosini hisoblash imkonini beradi. Mutlaq o'lchov xatosi formulada topiladi:

(1.1)

qayerda γ₀- multiplikativ xato, Δ₀- qo'shimchali xato, x- o'lchangan miqdorning qiymati.

Berilgan xato multiplikativ va qo'shimchali tarkibiy qismlardan iborat bo'lishi mumkin:

(1.2)

X _k- nosimmetrik o'lchash diapazoni uchun o'lchash diapazonining yuqori chegarasi yoki assimetrik uchun diapazonning kengligi.

Xuddi shunday, siz nisbiy xatoni tasavvur qilishingiz mumkin:

(1.3)

O'lchagan qiymatning kichik qiymatlari uchun o'lchov xatosi mutlaq xato bilan belgilanadi, katta uchun esa nisbiy.

Ba'zi hollarda xatoning o'lchanadigan miqdor qiymatiga bog'liqligi murakkabroq, chunki buni (1.1) formuladan foydalanib hisobga olish mumkin. Keyinchalik murakkab bog'liqliklardan foydalaning. Masalan, megaohmmetr uchun maksimal aniqlik o'lchovning yuqori chegarasida emas, balki oraliqning o'rtasida, chunki qurilmaning kirish qarshiligi o'lchanadigan qiymatning (qarshilik) oshib borishi bilan ortadi va shuning uchun o'lchov xatosi ortib boraveradi. Bunday hollarda xatoning formulasi quyidagi shaklni oladi:

(1.4)
Bu yerda Δ_∞- sezgirlikning yuqori chegarasi .

Normallashtirilgan xato qiymati bu ishlab chiqarilgan o'lchash asboblari seriyasining texnologik tarqalishini hisobga oladigan va ushbu turdagi barcha qurilmalar uchun chegara bo'lgan xato qiymati. Ushbu seriyadagi har qanday qurilmaning xatosi chegaradan past bo'lishi mumkin, lekin undan oshib ketishi mumkin emas. Standartlashtirilgan xato qiymati qurilma pasportiga kiritiladi.

Nominal xarakteristikasi - ushbu turdagi barcha o'lchash vositalariga tegishli bo'lib, shaxsiy xususiyatlardan farqli o'laroq, ular faqat qurilmaning ma'lum bir namunasiga tegishli.

O'lchov moslamasining ko'rsatkichlari o'zgaruvchanligi o'lchov qiymatining kichik va katta qiymatlari tomondan ushbu nuqtaga silliq yondoshish bilan o'lchash diapazonidagi bir xil nuqtada qurilmaning o'qilishidagi farqdir.

Kalibrlash - bu o'lchash moslamasining o'qilishini o'zgartirishni aniqlashga yoki ushbu vositalarning xatolarini baholashga imkon beradigan operatsiyalar majmuidir.

Tasdiqlash - o'lchash vositasining foydalanish uchun yaroqliligini rasmiy vakolatli organ tomonidan belgilanishi. Tasdiqlash davlat metrologik tekshiruvi va nazorati ostidagi o'lchov vositalarida amalga oshiriladi.

Aniqlik, aniqlik va sezgirlik uchun analog kirish / chiqish modullarini tanlashda ushbu atamalar o'rtasidagi farqni tushunish kerak. Odatda, noto'g'ri tushuncha: "agar kirish modulida xato ± 0,05% bo'lsa, unda uning ADC o'lchamlari 12 bitdan yuqori va belgi foydasiz". Biz bunday emasligini ko'rsatamiz.

Aniqlik (xato) o'lchov natijasi jismoniy miqdorning standart birligi bilan bog'liq bo'lgan aniq qiymatdan qanchalik farq qilishini tavsiflaydi. Rezolyutsiyada shuningdek, o'lchov moslamasi tomonidan qayd etilishi mumkin bo'lgan o'lchanadigan qiymatning minimal og'ishi nimani ko'rsatishi ko'rsatilgan. Masalan, -10 ... + 10 V o'lchov oralig'idagi kirish moduli ± 0,05% xato bo'lsa, uning sezgirlik darajasi ± 5 mV ga teng. Biroq, 16 bitli analog-raqamli qurilma mavjudligi sababli, ushbu modul ikkita kirish signalini = 0,3 mV, ya'ni farq qilishi mumkin. uning o'lchamlari sezuvchanlik chegarasidan ± 5 / 0.3 = ± 16 marta. Shuni esda tutingki, bu kirish moduli ichidagi shovqin darajasi eng kam raqamdan pastroq bo'lsa, ya'ni, ya'ni. xato faqat sistematikdir. Katta tasodifiy xato bo'lsa, uni kamaytirish uchun choralar ko'rish mumkin, masalan, bir nechta o'lchovlarning natijalarini orttirish orqali ("O'lchov natijalarini oshirish orqali aniqlikni oshirish" bo'limiga qarang).

O'lchov xatosi bilan aniqlanadigan sezgirlik chegarasi piksellar sonidan ancha katta bo'lishi mumkin, chunki xatoni aniqlashda quyidagilar hisobga olinadi:

• 
  o'lchash moslamasining butun o'lchov oralig'ida chiziqli bo'lmaganligi;
  
• 
  qurilmaning qarish jarayonining dinamikasi;
  
• 
  metrologik parametrlarning qurilmadan qurilmaga texnologik tarqalishi;
  
• 
  nafaqat tizimli, balki xatolarning tasodifiy bog'lanmagan tarkibiy qismidir, natijada natijalarni ortga surish bilan takroriy o'lchovlar yordamida eng kichik darajasiga tushirilishi mumkin.
  

Ruxsat yuqorida sanab o'tilgan omillarga bog'liq emas va bu uning sezgirlik va xato darajasidan farqini tushuntiradi.

Bir nechta misollar, bir nechta kattalik buyurtmalaridagi xatolarni hal qilish talablaridan farq qilishi mumkin.

1-misol:Aytaylik, ishlaydigan algoritmga muvofiq o'choq ichidagi harorat va belgilangan qiymat o'rtasidagi farqning belgisini aniqlashi kerak bo'lgan o'rni sozlagichi mavjud. Agar haroratni o'lchash uchun sovuq ionli harorat sensori bo'lgan termojuft ishlatilsa, o'lchash xatosi 2 ºS bo'lsa, u holda 6 bitli analog-raqamli qurilma tomonidan ta'minlanishi mumkin bo'lgan 0 ... 100 ºS oralig'ida haroratni o'lchash uchun 50 kvantlash darajasi kifoya qiladi. Agar siz 16 bitli analog-raqamli qurilmadan foydalansangiz, harorat o'lchamlari = 0.0015 ºS bo'ladi. 6 bitli analog-raqamli qurilmadan foydalanganda, tartibga solish jarayonida haroratning tebranishlari 2 ºS dan past bo'lmasligi mumkin, 16 bitli analog-raqamli qurilmadan esa tebranish amplitudasi 0,0015 ºS ga yaqinlashadi. Bunday regulyator belgilangan vaqtning aniqligi emas, balki vaqt o'tishi bilan barqarorlik muhim bo'lganda ishlatiladi. Masalan, harorat aniqligini kalibrlash uchun ishlatiladigan termostatlar uchun ularni mos yozuvlar moslamasi bilan taqqoslash orqali barqarorlik (aniqlik emas) muhimdir. Eslatib o'tamiz, haroratni sozlashning yuqori aniqligi (va ayni paytda barqarorligi) bo'lishi kerak bo'lgan kalibrator (sozlash nuqtasi) yordamida kalibrlash alternativa hisoblanadi.

2-misol:O'simlik materiallarini saqlash uchun liftlarda asosan mikroorganizmlarning faoliyati bilan bog'liq o'z-o'zini isitishning ta'siri kuzatiladi. Donning sifatini ta'minlash uchun haroratning mutlaq qiymatini bir necha darajadagi xatolik bilan bilish kifoya, ammo uning o'sishi faktini 0,1 ... 0,01 ºS o'lcham bilan belgilash maqsadga muvofiqdir. Yuqori aniqlik sizga o'z-o'zini isitish markazining rivojlanishiga to'sqinlik qilish va harorat sensorlarini bir-biridan juda katta masofada joylashtirish imkonini beradi.

3-misol:Agar siz kimyoviy reaktsiyaning boshlanish vaqtini harorat ko'tarilishining boshlanish belgisi bilan aniqlamoqchi bo'lsangiz, unda siz yuqori aniqlikdagi, ammo kerak bo'lganda yuqori aniqlikdagi asbobga ehtiyoj sezasiz.

4-misol:Tebranish jarayonining parametrlarini (so'ndirishlarning pasayishi, tebranishlar davri, chiziqli bo'lmagan buzilish koeffitsienti, vaqtinchalik jarayonning davomiyligi, foydali signal foniga aralashish miqdori) baholash talab etilsin - barcha bu holatlarda organinatsiyaning nisbati yoki uning absessi nisbati uning turli nuqtalarida, va boshqalar. funktsiya qiymatidan mustaqil bo'lgan grafikning alohida qismlari o'rtasida. Shuning uchun bunday o'lchovlarni past aniqlikdagi, ammo yuqori aniqlikdagi qurilma bajarishi mumkin. Ushbu misolda qo'shimcha talab - ko'rib chiqilayotgan diapazonda o'lchash kanalining etarlicha to'g'ri chiziqliligini ko’rish mumkin.

Aniqlik, piksellar sonini va sezgirlik chegarasi odatda ko'p sonli ikkilikli bitlarga ega bo'lgan analog-raqamli qurilmalar uchun yuqori, ammo bu erda to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlik yo'q. Yuqori aniqlikdagi analog-raqamli qurilmalar yuqori shovqin darajasiga, mos yozuvlar kuchlanish manbasining yuqori beqarorligiga va bog'liq past aniqlikka ega bo'lishi mumkin.

Tasodifiy jarayonning o'ziga xos xususiyati shundaki, uning lahzali qiymatini oldindan aytib bo'lmaydi. Shuning uchun, tasodifiy jarayonning individual bajarilishi tasodifiy funktsiyalar bilan tavsiflanadi, ular istalgan vaqtda qiymatlari tasodifiy o'zgaruvchidir. Tasodifiy jarayonning bir lahzalik qiymatlarini ba'zi saqlash vositalariga (masalan, kompyuterning qattiq diskiga) yozish, biz tasodifiy jarayonning faqat bitta amalga oshirilishini ta'minlaymiz, chunki uni xuddi shu sharoitda takroran yozish vaqtning mutlaqo boshqa funktsiyasini namoyish etadi. Tasodifiy jarayonni amalga oshirish to'plamiga ansambl deyiladi. Vaqtning tasodifiy funktsiyalari analitik tavsifining haddan tashqari kattaligi tufayli ularning mavjud emasligi tasodifiy jarayonlarning statistik tavsifidan foydalanishni taqozo etadi.

Vaqt o'tishi bilan uning statistik xususiyatlari (matematik kutish, standart og'ish va korrelyatsiya funktsiyasi) o'zgarmasa, tasodifiy jarayon statsionar deb ataladi. Masalan, doimiy atrof-muhit haroratida o'lchash moslamasining bir lahzali xatosi taxminan statsionar tasodifiy jarayon deb hisoblanishi mumkin, chunki standart og'ish va xatoning matematik kutilishi vaqt o'tishi bilan o'zgarmaydi, hech bo'lmaganda tekshirish oralig'ida bo’lishi kerak.
N30U standart harorat sensori va avtomatlashtirishda ishlatiladigan standart analog signallarni o'lchash uchun dasturlashtiriladigan raqamli panelli asbobdir.

O'rnatilgan oqim transformatorlari qurilma bilan ishlatiladi.

Qurilmaning xususiyatlari:

Kirish:

- harorat:

-qarshilik: Pt100, Pt500, Pt1000

-termojuftlar: J, K, N, E, R, S

- qarshilik: 400 ohm, 4000 ohm

- oqim: ± 20 mA

- kuchlanish: 0 ... 10 V, -10 ... 60 mV

Chiqish: o'rni (4), analog (1), raqamli RS-485 / MODBUS (variant).

O'lchangan parametrlarning o'zgarishini kuzatishga yordam beradigan o'lchanadigan qiymatlarning uchta intervalida dasturlashtiriladigan uch rangli displey (qizil, yashil, to'q sariq); ramz balandligi: 14 mm; jihozni ajratib ko'rsatish.

Olti xil rejimda ishlaydigan to'rtta LED signal chiqishi.

Barcha o'lchangan qiymatlarning minimal va maksimal qiymatlarini saqlash.
Qurilmani standart dasturlash tugmachalar yordamida yoki RS-485 interfeysi va bepul LPConfig dasturi orqali amalga oshiriladi (agar ushbu imkoniyat mavjud bo'lsa). Quyidagi parametrlar qayta dasturlashtirilgan:

- displey rangini uchta interval bilan alohida

- pol qiymatlari

- ko'rsatilgan natijaning aniqligi (o'nlik kasrdan keyin raqamlar soni)

- jihozni ajratib ko'rsatish

- o'lchashning o'rtacha oralig'i

Xulosa

Men ushbu o’lchash kanalining qurilmalari va ularning ko’rsatkichlari mavzusida tayyorlagan mustaqil ishi orqali o’lchash hayotimizning eng kichik sohalarida ham zaruriy kattalik hisoblanadi. O’lchash sohasini to’liq o’ziga qamrab olgan va butun dunyo uchun bitta standart tashkil qilish imkonini yaratib beruvchi metrologiya sohasi barcha qurilmalarda o’lchov standartlarining namunasini bizga ko’rsatib turadi. Ko’rinib turiptiki o’lchash va o’lchashlardagi xatoliklarni aniqlash texnikalarimizda, telekommunikatsiya sohalarida va bizning kompyuter sohamizda ham o’z o’rniga va ahamiyatiga ega.

Mustaqil ishda raqamli temperatura o’lchash asboblarining ish jarayoni va qanday imkoniyatlarga egaligini keng yoritildi. Shuningdek, bir nechta raqamli o’lchash uskunalarining tasvirlari va nomlari kiritildi.

Foydalanilgan adabiyotlar

1. 
   A beginners guide to Ethernet 802.3. Engineer-to-Engineer Note EE-269. - Analog Devices, In. - 2005, 26 p.
   
2. 
   Abe N., Yamanaka K. Smith predictor control and internal model control - a tutorial SICE 2003 Annual Conference. - vol. 2, 4-6 Aug. 2003, p.1383 - 1387.
   
3. 
   Aguero J.C., Goodwin G.C. Virtual closed loop identification: a subspace approach. - 43rd IEEE Conference on Decision and Control, 2004, CDC, vol. 1, 14-17 Dec. 2004, p. 364 - 369 Vol.1.
   
4. 
   Ahn S.H., Sim B.S., Chi D.Y., Park K.N., Lee C.Y., Kim Y.J. Smith predictor control for water pressure control system with time delay. - 30th Annual Conference of IEEE Industrial Electronics Society, IECON 2004, vol. 1, 2-6 Nov. 2004, p.663 - 666.
   
5. 
   Akhyar S., Omatu S. Self-tuning PID control by neural-networks. Proceedings of 1993 International Joint Conference on Neural Networks, 1993. IJCNN '93-Nagoya, vol. 3, 25-29 Oct. 1993, p. 2749 - 2752.
   
6. 
   Branch M., Bradley B. Real-time web-based system monitoring. - IEEE Industry Applications Magazine, Vol. 13, Issue 2, March-April 2007, p.12 - 16.
   
7. 
   Braun M.W., Rivera D.E., Stenman A., Foslien W., Hrenya C. Multi-level pseudo-random signal design and “model-on-demand” estimation applied to nonlinear identification of a RTP wafer reactor. - Proceedings of the 1999 American Control Conference, vol. 3, 1999, p. 1573 - 1577.
   
8. 
   Brooks T. Wireless technology for industrial sensor and control networks. - Proceedings of the First ISA/IEEE Conference Sensor for Industry, 2001, p. 73 - 77.
   
9. 
   Burleson J. Wiring and grounding to prevent power quality problems with industrial equipment. Textile, Fiber and Film Industry Technical Conference, 8-9 May, 1991, p. 5/1 - 5/6.
   
10. 
    Burleson , J. Wiring and grounding to prevent power quality problems with industrial equipment. Textile, Fiber and Film Industry Technical Conference, 8-9 May, 1991, p. 5/1 - 5/6.
    
11. 
    Business Justification of open architecture control. White paper version 1.0. - Users Group, www.omac.org. - 23 p.
    
12. 
    IEC 61804-3(2006). Function blocks (FB) for process control - Part 3: Electronic Device Description Language (EDDL).
    
13. 
    IEC/TR 61499-3(2004). Function blocks for industrial-process measurement and control systems - Part 3: Tutorial information.
    
14. 
    https://www.bookasutp.ru/Chapter4_1.aspx