Измерительные приборы и системы, используемые при проведении научных исследований

ТЕМА 5. Изучаемые вопросы: Измерительные приборы и системы, используемые при проведении научных исследований; Оборудование для измерения параметров; Датчики (первичные преобразователи); Измерение сил с помощью тензорезисторного моста; Тарировка измерительных систем; Абсолютная и относительная погрешность измерения.

Для выполнения экспериментальных исследований чаще всего необходимо, чтобы объект исследования функционировал в заданных условиях, и на заданных режимах работы, именно в тех условиях, и на тех режимах, которые в наибольшей степени интересуют исследователя. Для этого, в зависимости от цели исследования, объект исследования подвергают экспериментальным исследованиям:

- либо в условиях его эксплуатации;

- либо полигонным испытаниям (на специализированных полигонах);

- либо стендовым испытаниям (в лабораториях, на специальных стендах).

В каждом из перечисленных видов экспериментальных исследований используется специальное оборудование. В первых двух случаях, как правило, ставится задача:

а) измерения (регистрации) контролируемых параметров;

б) их обработка (усиление, масштабирование и т.п.);

в) визуализация (отображение результатов измерения на экране, дисплее);

г) хранение полученной информации.

Измерение (регистрация) контролируемых параметров осуществляется при помощи специальных измерительных датчиков (первичных преобразователей). Обычно датчики преобразуют измеряемые физические параметры в электрические сигналы (например: давление жидкости – в электрический ток; или температуру – в электрическое напряжение; или перемещение – в сопротивление и т.п.). Это делается для удобства обработки и регистрации измеряемых параметров, а также для передачи сигналов датчиков на заданные расстояния (Например, от объекта исследования, до исследователя).

В качестве примера, на рис. 14 показаны некоторые типы первичных преобразователей.

После первичного преобразования, сигналы от датчиков усиливают, пропуская их через специальные электронные усилители.

Рис. 14 Внешний вид датчиков (первичных преобразователей): а) – тензометрические датчики (преобразуют напряжение в металлах, в изменение сопротивления); б) датчик «Оптопара» (преобразует угол (скорость) поворота вала, диска, в прямоугольные электрические импульсы); в) индуктивный датчик (преобразует частоту вращения в эквивалентную последовательность электрических сигналов); г) силоизмерительный датчик (преобразует силу, в изменение сопротивления).

После усиления сигналы поступают на приборы или регистрирующие системы. В качестве приборов могут использоваться аналоговые и цифровые вольтметры, амперметры, омметры. Регистрирующими системами являются компьютеры, осциллографы и т.п.