- 300問學通電工儀表
- 張憲 張大鵬 賈繼德主編
- 1283字
- 2024-05-10 11:17:16
1-18 測量儀表必須具備哪些基本功能?
測量儀表是測量用的工具,是實現測量技術的物質基礎。
測量儀表必須具備下列三種功能,即物理量的變換、信號的傳輸和測量結果的顯示。
(1)變換功能 在生產和科研中,有各種各樣的檢測量。可以說,其中大部分都是非電量。例如,熱工參數中的溫度、熱量、比熱、壓力、壓差、流量等;機械參數中的位移、速度、加速度、壓力、力矩等;物性參數中的酸堿度、比重、成分含量等。對于這些物理量想通過與其對應的標準量直接比較就得到測量結果,往往非常困難,有時甚至不可能。原因就在于這些非電量及其對應的標準量都不能直接看到,所以很難將被測量與其標準量直接在一起比較。
為了解決實際測量中的這類問題,工程上采取的解決辦法是依據一定的物理原理,將難以直接同標準量比較的物理量經過一次或多次信號能量形式的變換,變換成便于測量、處理和傳輸的能量形式,這個過程稱之為變換。在工程上,電信號(電壓和電流)是最容易測量處理和傳輸的物理量。因此往往將非電量的被測量依據一定的物理原理轉換成電量,然后再對變換得到的電量進行測量和處理。例如,內燃機試驗時的溫度測量經常利用熱電偶的熱電效應將被測溫度變換成直流(熱電勢)信號,然后再進行測量和傳輸。這里所利用的熱效應是與熱電偶材料性質密切相關的物理定律,實現信號變換功能的器件稱為變換器或傳感器。
研究儀表的變換功能是一個相當重要的課題,設法將新發現的物理定律、新技術及材料引入傳感器中,往往會創造出新穎的傳感器或新的測量技術。變換的功能含義不僅僅是為了解決某些被測量不便于或無法直接測量才采取的測量技術,即如上面所說的非電量轉換。
隨著科學技術的發展,要求測量準確度越來越高,速度越來越快,量程越來越廣,以及要求實現測量自動化等,這時原有的測量方法往往就不能滿足比這些新的要求。目前頻率測量的準確度最高,因而許多電參量(如電壓、電流及相位等)都在積極設法變換成頻率進行測量。
(2)傳輸功能 被測參數的變換并不是測量的終結,實際測量中,變換后的信號通常必須經過一定距離的傳輸才能測量,最終顯示出結果,即儀表在測量過程中完成變換功能后的第二個作用是將信號進行一定距離的傳輸。
比較簡單的測量過程的信號傳輸距離很短,因此儀表的信號傳輸作用還不十分突出。隨著生產的發展、自動化水平的提高,生產現場與中央控制室的距離都很遠,位于現場的傳感器將被測參量經變換與放大后,經過較長距離的傳輸才能將信號送至控制室。工業生產中,應用比較多的是有線傳輸,即通過電纜或導線傳輸直流電流信號。在信號傳輸中,要解決信號失真和抗干擾問題。
隨著遠距離測量技術和遙感技術的發展,信號的無線傳輸顯得越來越重要。對于內燃機和汽車試驗來說,無線傳輸的意義也是不言而喻的。總之,信號傳輸是儀表中要研究的另一個重要課題。
(3)顯示功能 測量的最終目的是將測量結果用便于人眼觀察的形式表現出來,這就是測量儀表的另一種必須具備的功能,即顯示功能。
儀表的顯示方式有模擬式(指針式、記錄曲線)和數字式(數碼顯示、數字式打印記錄)兩種。
各種顯示方式都有自己的特點和用途,因此要根據實際情況選擇合適的顯示方式。