STM - examen

ntrebri cu rspuns scurt:1) Definiia msurriiMsurarea este un proces practic (empiric), un act de cunoatere cantitativ i calitativ a realitii, a obiectelor i a mediului n care ne desfurm activitatea. Ea se finalizeaz prin obinerea direct sau prin calcul a valorilor mrimilor care ne intereseaz.2) Definiia mrimii de msuratO mrime poate fi oricare proprietate comun, oricare manifestare sau element de caracterizare al unei clase de obiecte, fenomene ori procese reale, care n diverse circumstane poate avea mai multe stri, valori sau nuane.Reprezentarea n mintea uman a unei mrimi, a valorii ei, se face printr-o abstractizare, printr-un model sau imagine asociat mrimii realeDomeniul n care se ncadreaz reprezentarea este n majoritatea cazurilor o submulime a numerelor reale, iar reprezentarea unei stri concrete n aceast submulime se face printr-un numr care se numete msur sau valoarea mrimii msurate.Mrimile msurabile sunt cele pentru care se pot construi i mijloace tehnice efective de msurare.

3) Definiia operaiei de etalonareOperaia de etalonare reprezint ansamblul operaiilor prin care un etalon de ordin inferior se compar direct cu un etalon de ordin superior, n scopul stabilirii erorii primului. Pentru meninerea unitilor internaionale ale msurilor, etaloanele naionale se compar direct sau prin copiile lor cu etaloanele internaionale pstrate la B.I.M.G. de le Sevres- Frana, precum i cu etaloanele instituiilor metrologice centrale ale altor ri.

4) Definiia operaiei de verificareOperaia de verificare reprezint ansamblul operaiilor prin care se constat dac mijloacele de msurare de lucru corespund prescripiilor legale privind caracteristicile metrologice.

5) Definiia operaiei de calibrareOperaia de calibrare. n general, n timpul exploatrii, unele aparate de msurare, inclusiv etaloanele de lucru ale acestora, i pot pierde performanele iniiale avute la ieirea din fabricaie. Cele mai multe din aparate au ns posibilitatea de a-i restabili performanele iniiale dac sunt dotate cu anumite dispozitive de ajustare, care fac posibil aceast restabilire. De aceea este de dorit ca dup o anumit perioad de exploatare aparatele de msurat s fie calibrate.Calibrarea este deci operaia prin care performanele metrologice ale unui aparat de msurare sunt verificate cu ajutorul unor etaloane i aduse n concordan cu performanele prescrise de fabricant, pe baza unor reglaje sau ajustri asupra dispozitivelor interne, concepute n acest scop.6) Definiia operaiei de ncercare metrologicOperaia de ncercare const n ansamblul operaiilor efectuate pentru determinarea caracteristicilor metrologice ale unui mijloc de msurare i pentru studierea comportrii lui fa de aciunea diferiilor factori care-i pot influena funcionarea corect.

7) Definiia metodei de msurareO metod de msurare const n procedura de desfurare a operaiei de msurare care are la baz principiul de funcionare a mijloacelor tehnice cu care se efectueaz msurarea unei mrimi. n prezent se cunosc i se folosesc multe metode de msurare, care pot fi clasificate dup mai multe criterii.Astfel, dup modul n care se obine rezultatul msurarii deosebim:- metode directe, la care rezultatul se obine direct, experimental, pe baza comparrii mrimii de msurat cu un etalon sau unitate de msur fr a recurge la operaii de calcul;- metode indirecte, la care pe lng una sau mai multe operaii experimentale de comparare, pentru determinarea rezultatului msurrii se recurge i la operaii de calcul al acestuia.La baza metodelor directe st principiul comparrii a dou mrimi sau a efectului acestor mrimi, una dintre ele fiind mrimea de msurat, iar cealalt o mrime etalon. Dup modul n care se face compararea deosebim: metode bazate pe comparare simultan continu; metode bazate pe comparare simultan ciclic; metode bazate pe comparare succesiv; metode combinate i metode speciale.

8) Definiia erorii de msurareOrict de bune ar fi metodele i mijloacele de msurare a unei mrimi, rezultatul msurrii va fi ntotdeauna diferit de valoarea real, adevrat, a msurandului. Diferena dintre rezultatul msurrii i valoarea real a mrimii se numete eroare de msurare. Cu ct aceast diferen este mai mic, cu att precizia msurrii este mai mare. Prin urmare, precizia de msurare se determin pe baza erorii de msurare.9) Definiia erorilor sistematiceErorile sistematice sunt acele erori care se repet ca mrime i semn n mai multe msurri ale aceleiai mrimi, efectuate n aceleai condiii. Ele se datoresc n principal urmtoarelor cauze: imperfeciunii metodei de msurare - erori de metod; imperfeciunii aparatului de msurat - erori instrumentale; aciunilor perturbatoare ale mediului ambiant; subiectivitii n aprecierea rezultatului de ctre om.

10) Clasificarea erorilor sistematice: de metod,instrumentale,datorate mediului,subiectiveErori de metod:Acest tip de erori se datoresc imperfeciunii metodei de msurare adoptate i modelului matematic ce st la baza metodei i AM. Deoarece, n general modelele perfecte ar fi foarte complicate, pentru simplificare se recurge adesea la neglijarea unor termeni, la aproximarea imprecis a altora, precum i la alte paleative care diminueaza veridicitatea modelului.Erori instrumentale:Acest tip de erori sunt legate de imperfeciuni de construcie i de funcionare a aparatelor de msurare. Eroarea de sensibilitate. Sensibilitatea exprim calitatea unui aparat de msurare de a reaciona la variaii mici ale semnalului de msurat. Eroarea de sensibilitate are ca valoare maxim pragul de sensibilitate i exprim gama de variaii ale mrimii msurate care nu pot fi percepute i afiate n condiii normale de un aparat de msurare. Eroarea de zero. Aceasta reprezint valoarea afiat de aparatul de msurare cnd mrimea de msurat are valoarea zero. Eroarea de proporionalitate. Aceasta se manifest prin alt coeficient de pant ntre mrimea de intrare i cea afiat de aparatul de msurare fa de coeficientul de pant ideal, pretins de constructor Eroarea de liniaritate. Aceasta se manifest prin abateri de la legea de dependen liniar dintre mrimea de intrare i cea afiat de aparatul de msurare. Eroarea de univocitate (de reversibilitate). Ea reprezint diferena rezultatelor date de un aparat de msurare cnd se msoar valoarea unei mrimi variind-o n sens cresctor, apoi variind-o n sens descresctor. Eroarea de justee. Aceast eroare poate fi raportat la operaia de msurare sau poate fi raportat la aparatul de msurare.

Erori datorate mediului:Una dintre cele mai importante surse de erori de msurare o constituie influena factorilor mediului ambiant: temperatura, presiunea, umiditatea, induciile electrice i magnetice, diverse radiaii, vibraii .a.Influena nedorit a mediului ambiant, manifestat prin producerea erorilor de msurare, poate fi eliminat prin unul dintre urmtoarele procedee: prin introducerea unor elemente menite s compenseze (automat) influena acestor factori, adic s compenseze eroarea; prin corectarea de ctre utilizator a rezultatului brut al msurrii pe baza calculului erorii; prin meninerea unor condiii standard constante ale mediului n care se face msurarea i care au stat la baza etalonrii scalei aparatului de msurare (termostate, presostate, etc.); prin protecia aparatului de msurare fa de unele aciuni ale mediului ambiant cum ar fi: ecranarea fa de cmpurile electrice i magnetice, suspensii elastice cu amortizoare pentru amortizarea ocurilor i vibraiilor.

Erori subiective:Principalele erori subiective sunt cele provenite din citirea i aprecierea imprecis a rezultatelor msurrilor de pe scala AM.Eroarea de citire se produce la aparate indicatoare de tip analogic, prevzute cu ac indicator sau cu inscriptor mobil fa de o scar gradat. Principalele cauze ale acestui tip de erori sunt: puterea separatoare deficitar a ochiului observatorului, care nu poate aprecia exact poziia indicatorului pe scal; paralaxa, adic poziia observatorului fa de indicatorul i scala AM; interpolarea deficitar a fraciunilor de gradaie; zgomotul de fond al citirii.

11) Principiul de funcionare al unui compensatorCompensatoarele electrice servesc, n principal, la msurarea tensiunii electrice, dar prin intermediul acestei mrimi se poate msura oricare alt mrime convertit n prealabil n tensiune.La baza concepiei i funcionrii acestor aparate st principiul comparrii i echilibrrii unei tensiuni necunoscute cu o tensiune cunoscut i reglabil furnizat de o surs adecvat. La echilibru, cnd cele dou tensiuni sunt egale, tensiunea necunoscut se determin dup tensiunea cunoscut.Elementele eseniale ale unui compensator sunt urmtoarele:- sursa de tensiune pentru alimentare;- divizorul de tensiune;- indicatorul de echilibru sau dispozitivul de echilibrare automat;- eventual o surs de tensiune etalon, pentru calibrare.Aceste aparate acoper un domeniu foarte larg de tensiuni i precizii, erorile relative ale acestora putnd fi coborte pn la 0,001% n cazul msurrii tensiunii continue i pn la 0,01% - n cazul tensiunii alternative.

12) Avantajele utilizrii aparatelor de msurare numericeCea mai important trstur a aparatelor de msurare numerice const n faptul c acestea sunt aparate electronice moderne, care furnizeaz rezultatul msurrii sub form numeric. Dintre avantajele oferite de aceste aparate remarcm:- posibilitatea integrrii lor n sisteme de automatizare moderne, cu microprocesoare; viteza de msurare mare (11000 msurri/s) datorit naltului grad de automatizare a msurrii; precizie i reproductibilitate relativ mare, datorit eliminrii erorilor de citire i a compensrii automate a celorlalte categorii de erori; rezultatul msurrii cu aceste aparate este uor de transmis, de memorat i de prelucrat cu aparatura numeric, inclusiv de microprocesoare n cadrul unor sisteme de automatizare.

ntrebri cu rspuns elaborat:1) Metoda de msurare bazat pe comparare direct 1:1Metoda comparrii directe 1 la 1 se realizeaz n sisteme nchise ca cel din figura 1.2. Mrimea de msurat, transpus pe semnalul y de ctre traductorul Tx, este comparat cu mrimea etalon w de aceeai natur, dar reglabil, furnizat de generatorul de semnal etalon GSE. Mrimea etalon se modific astfel nct s devin egal cu mrimea de msurat. Egalitatea celor dou mrimi

este sesizat de comparatorul C cuplat cu un indicator de echilibru.

Fig.1.2. Metoda comparrii directe 1 la 1:a) cu echilibrare neautomat; b) cu echilibrare automat.

Echilibrarea celor dou mrimi poate fi realizat de un operator uman (fig. 1.2,a), sau poate fi realizat de un dispozitiv de echilibrare automat DEA (fig.1.2,b), iar mrimea de msurat se determin dup valoarea w a etalonului n momentul echilibrrii celor dou mrimi.

2) Metoda bazat pe comparare ciclic

Conform acestor metode semnalul de msurat y este comparat ciclic i rapid cu un semnal etalon periodic liniar variabil cresctor w, de tip dinte de fierstru. Acest semnal poate fi monopolar sau bipolar. Principiul acestei metode este sugerat n figura 1.4.

Fig.1.4. Metoda comparrii ciclice:a) schema bloc simplificat ; b) graficul pentru semnal w monopolar;c)graficul pentru semnal w bipolar.

GSLCP este un generator de semnal liniar cresctor periodic iar SC este un sesizor de coinciden ultrarapid. La fiecare ciclu de msurare GSLCP genereaz un semnal liniar cresctor w. n momentul cnd acest semnal a devenit egal cu semnalul de comparat y, SC emite un impuls care atest coincidena semnalului w cu semnalul y. Valoarea semnalului y n momentul coincidenei este afiat n registrul de ieire RE, dup care ciclul se reia. Din figura 1.4, b se observ c mrimea msurat este proporional cu durata semnalului cresctor de la 0 pn la valoarea de coinciden cu semnalul y. Comanda ciclurilor de msurare este asigurat de un dispozitiv de comand DC.n cazul variantei cu semnal monopolar (fig. 1.4, b), un ciclu de msurare ncepe odat cu cresterea lui w i se ncheie n momentul cnd acesta devine egal cu y, iar valoarea lui y se determin dup valoarea lui w la finele ciclului. Dac semnalul w crete liniar, valoarea lui y n momentul coincidenei cu w este proporional cu intervalul de timp T. Prin urmare i T este o msur a lui y iar acesta se msoar cu ajutorul unui aparat de msurat mrimi temporale- vezi 9.2.n cazul variantei cu semnal etalon bipolar (fig. 1.4. c) un ciclu de msurare ncepe din momentul intersectiei lui w cu abscisa pn n momentul cnd w=y dac y>0 sau ncepe din momentul interseciei lui w cu y i se termin n momentul interseciei lui w cu abscisa dac y U.

Pentru o anumit poziie a cursorului, tensiunea necunoscut (de msurat) Ux devine practic egal cu tensiunea cunoscut Uc , egalitatea fiind sesizat de IE prin absena curentului. n aceast situaie de echilibru:

, (4.2)

unde este limita (pragul) de insensibilitate a indicatorului de echilibru. Dac 0, UxkU. De remarcat c la echilibru curentul din circuitul care furnizeaz tensiunea Ux este nul, de unde rezult c n acest mod se msoar tensiunea de mers n gol.Echilibrarea celor dou tensiuni se poate face de ctre un operator uman sau de ctre un dispozitiv de echilibrare automat.Cu schema din figura 4.1,a se pot msura tensiuni Ux < U. Cu schema din figura 4.1,b se pot msura tensiuni Ux > U. n acest din urm caz, n momentul echilibrrii celor dou tensiuni, n circuitul care furnizeaz tensiunea Ux exist un curent care poate introduce erori de msurare determinate de cderea de tensiune pe rezistena intern a sursei tensiunii Ux. Pentru a limita aceste erori este necesar ca valoarea rezistenei R s fie mare.

5) Puntea Wheastone pentru msurat rezistene (alctuire, condiia de echilibrare a punii, metoda)

Punile de msurare electrice sunt aparate cu care se pot msura mrimi electrice ca: rezistena, capacitatea, inductana i n general impedana sau oricare alt mrime convertit n prealabil n una din aceste mrimi electrice.n principiu o punte electric obinuit (Wheatstone) este alctuit din patru brae i dou diagonale; pe brae se conecteaz cte una sau mai multe componente pasive: rezistene, capaciti sau inductane. Pe una din diagonale, diagonala de alimentare, se conecteaz o surs de alimentare iar pe cealalt diagonal, diagonala de msur, se conecteaz un aparat de msurare a diferenei de tensiune, eventual montat n paralel cu o rezisten de sensibilizare Rs. n figura 4.6 este prezentat puntea Wheatstone.

Fig. 4.6. Puntea electric Wheatstone.

n figura 4.6 este prezentat o punte Wheastone neechilibrat pentru msurat rezistena. Presupunnd c rezistena intern a sursei este nul, Ris = 0, iar rezistena de intrare a aparatului de msurat este infinit, Ria = i aplicnd legile lui Kirchhoff asupra circuitelor acestei puni, obinem o relaie ntre diferena de potenial de pe diagonala de msur UBD pe de o parte i valoarea tensiunii de alimentare U i rezistenele braelor, pe de alt parte, sub forma:

(4.10)Dac rezistena de sensibilizare Rs, adic dac rezistorul de sensibilizare nu exist sau nu este conectat, relaia devine mai simpl:

(4.11)Dac se cunoate U i trei din rezistenele braelor, se poate determina rezistena celui de al patrulea bra, de obicei braul cu R3 sau R4.Sub aceast form puntea se numete neechilibrat i are o utilizare relativ redus, deoarece rezultatul msurrii este determinat i de tensiunea U, care este greu de meninut riguros constant sau ar mri costul aparatului prin folosirea unei surse stabilizate. n plus, precizia msurrii depinde de precizia aparatului cu care se msoar tensiunea UBD. Puni echilibrate manual. Condiia de echilibru. Dac prin modificarea rezistenei cunoscute a unuia sau a dou brae se reuete ca diferena de potenial UBD de pe diagonala de msur s fie nul, se spune c puntea este echilibrat. n acest caz, cnd UBD = 0, se obine condiia de echilibru sub forma:

. (4.12)Se observ c n acest caz, n relaia de echilibru nu mai intervine tensiunea de alimentare U, rezistena intern a sursei de alimentare i a indicatorului de echilibru i c, dac se cunosc rezistenele de pe trei laturi se poate determina rezistena celui de al patrulea.Dac rezistenele a dou brae, de exemplu braele 1 i 4, se menin constante iar rezistena altui bra, de exemplu braul 2, se modific pentru a echilibra puntea, se obine o punte echilibrat la care:

. (4.13)n acest caz valoarea rezistenei R3 se determin conform relaiei 4.13, scala aparatului fiind pus n corelaie direct cu contactul mobil al reostatului R2, aa cum se vede n figura 4.7,a. Pentru constatarea echilibrului punii se folosete un indicator de echilibru IE, care poate fi un galvanometru de zero, montat pe diagonala de msur iar pentru realizarea condiiei de echilibru se acioneaz asupra reostatului R2 astfel nct IE s indice zero.

Fig.4.7. Puni de msur cu echilibrare manual:a) prin variaia unui bra; b) prin variaia a dou brae.

Echilibrarea punii se poate realiza i prin modificarea simultan a dou rezistene situate pe brae adiacente, aa cum se vede n figura 4.7,b. n acest caz condiia de echilibru are forma:

. (4.14)Se observ c efectul deplasrii cursorului n acest caz este dublu fa de cazul precedent deoarece n timp ce rezistena r2 de la numrtor crete, rezistena r1 de la numitor scade cu aceeai valoare i invers.

6) Schema i funcionarea unui osciloscop cu un singur spot

n figura 5.2 este prezentat schema de principiu a unui osciloscop uzual cu un singur spot, cu deflexie electrostatic.

Fig.5.2. Schema bloc a unui osciloscop cu un spot.

Elementele componente eseniale ale unui astfel de osciloscop sunt:- tubul catodic, TC, a crei descriere succint este facut n paragraful precedent;- adaptorul de intrare , ATy, cu care se adapteaz prin atenuare tensiunea Uy pentru a o ncadra n limitele acceptate de celelalte elemente ale osciloscopului; acesta este prevzut cu un poteniometru de reglaj n trepte voli/diviziuni (voli pe diviziuni ale ecranului). Se alege acea treapt corespunztor creia imaginea semnalului se ncadreaz convenabil pe ecran i astfel se realizeaz ceea ce se numete scalarea amplitudinii pe axa Y, adic o dilatare a imaginii pe aceast ax.- adaptorul de intrare, ATx, care ca i Aty adapteaz tensiunea Ux aplicat pe borna de intrare la specificul celorlalte elemente ale osciloscopului; i acest atenuator este prevzut cu un poteniometru de reglaj n trepte voli/diviziuni.- amplificatorul semnalului de deflexie pe axa Y, ADy, este prevzut cu dou poteniometre de reglaj: unul pentru deplasarea i poziionarea imaginii pe axa Y notat cu POZ Y, iar cellalt notat cu ET Y - pentru modificarea factorului de amplificare, astfel nct s se realizeze raportul voli/div, fixat n cadrul atenuatorului ATy, adic pentru a realiza ceea ce se numete etalonare sau calibrare pe axa Y.

- amplificatorul semnalului de deflexie pe axa X, Adx, prevzut cu un poteniometru de deplasare i poziionare a spotului pe axa X, notat cu POZ X precum i cu un poteniometru notat cu ET X pentru modificarea factorului de amplificare pe axa X, astfel nct s realizeze raportul voli/div, fixat n cadrul atenuatorului ATx, adic pentru a realiza calibrarea pe axa X.- blocul generator al bazei de timp i sincronizare, BGBTS, este un bloc complex cu mai multe funcii dependente de proveniena semnalului Ux. n cazul reprezentrii semnalelor de forma Uy = Uy(t), adic semnalele variabile n timp, principalele funcii ale acestui bloc sunt funcia de generare a unei tensiuni liniar cresctoare sub form de dini de fierstru, denumit baz de timp, precum i funcia de sincronizare a frecvenei semnalului de reprezentat cu un multiplu numr ntreg al frecvenei bazei de timp. Acest bloc mai realizeaz i funcia de "aprindere" a spotului pe timpul cursei directe de baliere a axei X precum i funcia de "stingere" i retragere a spotului n partea stng a ecranului .a.Semnalul bazei de timp are forma prezentat n figura 5.3, unde se disting trei zone: zona cresctoare cu vitez constant, de durat ta, zona scderii rapide de durat ti i zona de staionare la nivel zero, de durat ts.

Fig.5.3. Forma tensiunii bazei de timp.

Dup o prealabil amplificare n ADx semnalul (tensiunea) bazei de timp se aplic pe plcile de deflexie pe axa X. Pe durata ta spotul se deplaseaz de-a lungul axei X de la extrema stng a ecranului, corespunztoare tensiunii minime Uxmin, la extrema dreapt corespunztoare tensiunii maxime Uxmax, cu vitez constant. Pe durata ti spotul este stins sau deviat n afara ecranului i readus n partea stng a ecranului, unde staioneaz un timp ts pentru a se putea sincroniza cu semnalul Uy.Viteza de deplasare poate fi modificat cu ajutorul poteniometrului n trepte cu gradaii TIMP/DIV, adic n gradaii ce reprezint inversul vitezei de deplasare. Valorile acestor gradaii se numesc coeficieni de baleiaj (Cx) i se aleg astfel nct imaginea semnalului Uy s se ncadreze ct mai bine pe ecran prin scalare pe axa X a timpului.Pentru obinerea pe ecranul osciloscopului a unei imagini stabile (imobile) este necesar ca declanarea bazei de timp prin impulsurile de sincronizare s se fac n acelai punct pe curba tensiunii de vizualizat, de aceea este necesar alegerea i meninerea unui raport constant ntre frecvena tensiunii de vizualizat i frecvena tensiunii bazei de timp, raport exprimat printr-un numr ntreg.Baza de timp, adic semnalul ramp, nu este declanat de fiecare impuls de sincronizare, ci de primul impuls care apare dup expirarea intervalului de timp ta + ti. n acest fel, pe ecran apare un fragment din evoluia tensiunii Uy i anume, fragmentul care se ncadreaz n intervalele de timp ta adic pe durata cursei active a spotului. Acest fragment poate fi mrit sau micorat n funcie de poziia comutatorului TIMP/DIV.

n cadrul BGBTS exist un formator de impulsuri care, primind la intrare semnalul Uy, creeaz un tren de impusuri dreptunghiulare, avnd aceeai frecven ca i semnalul Uy i posibilitatea dilatrii pe axa t a acestor impulsuri. Acest formator are ca element esenial un circuit basculant bistabil de tip Schmidt (trigger Schmidt), care basculeaz n momente de timp cnd semnalul Uy trece printr-un nivel reglabil ntre zero i +Uy/2 sau ntre zero i -Uy/2. Cnd nivelul de triggerare (basculare) este zero, limea impulsurilor dreptunghiulare este egal cu pauza iar cnd nivelul de triggerare se mrete, impulsurile se ngusteaz (fig. 5.4).Tot formatorul de impusuri creeaz i un tren de impulsuri cu ajutorul unui circuit derivator RCD (rezistor, condensator, diod) care produce impulsuri pe fronturile cztoare ale impusurilor dreptunghiulare. Aceste impulsuri sunt folosite pentru declanarea bazei de timp pentru a ncepe un nou ciclu de baliere a ecranului (fig. 5.4). BGBTS este prevzut i cu un poteniometru pentru etalonarea bazei de timp, notat n figura 5.2 cu ETBT, care servete la eventuale corecii ce se impun atunci cnd perioada efectiv a bazei de timp TBT nu este aceeai cu cea corespunztoare poziiei alese a comutatorului TIMP/DIV.- blocul de alimentare, BA, are n componena sa un transformator de reea, TR, redresoare cu filtru pentru mai multe tensiuni, RF, stabilizatoare de tensiuni, ST i un bloc multiplicator de tensiune continu pentru alimentarea tubului catodic.

Fig.5.4. Corelaia dintre perioada T i perioada TBT .

Unele osciloscoape au n componena lor un bloc de calibrare, care servete la calibrarea acestora nainte de folosirea lor sau la recalibrare dup mai mult timp de funcionare.Osciloscoapele sunt prevzute, de asemenea, cu mai multe comutatoare dintre care menionm:- comutatorul K1 cu care se selecteaz intrarea pentru tensiunea Uy: tensiune continu sau tensiune alternativ cu component continu (poziia 1), tensiune alternativ (poziia 2) i punere la mas a intrrii n vederea poziionrii pe zero a spotului (poziia 3);- comutatorul K2 ndeplinete aceeai funcie ca i K1 dar pentru semnal extern Ux.- comutatorul K3, care selecteaz modul de funcionare a osciloscopului: cu baza de timp intern (pe poziia 1) i cu baza de timp extern (pe poziia 2).

7) Structura general a unui aparat de msur numericn figura 7.1. este prezentat schema bloc simplificat a unui aparat de msurare numeric din prima categorie. Mrimea de msurat, furnizat de un traductor de tip analogic, TA, este aplicat la intrarea unui convertor-adaptor de intrare, CAI, sub forma unui semnal analogic. Aici, acest semnal este adaptat ca natur i mrime astfel nct s fie ncadrat n limitele impuse de intrarea n convertorul analog-numeric, CAN.La rndul su, can transpune marimea masurat de pe semnal analogic pe semnal numeric pe mai multi bii, ntr-un cod numeric, de obicei un cod binar. Pe intervalul dintre dou conversii succesive semnalul numeric este memorat (reinut) ntr-un registru de memorare temporar, din componena CAN.ntruct n majoritatea cazurilor beneficiarii rezultatelor msurrii sunt oamenii care prefer ca aceste rezultate s fie date n cod zecimal, aparatele de msurare numerice sunt dotate cu un decodor binar-zecimal. Acesta poate fi realizat ca dispozitiv autonom sau poate fi ncorporat n dispozitivul de afiare. Astfel, rezultatul msurrii codificat mai nti n cod binar este transpus n cod zecimal cu ajutorul unui decodor binar-zecimal, DBZ, i afiat cu ajutorul dispozitivului de afiare zecimal, DAZ (fig.7.1).

Fig.7.1. Schema bloc simplificat a unui AM numeric.

n cazul n care se dorete i nregistrarea numeric a rezultatului msurrii se foloeste un alt decodor binar-zecimal, DBZ, cuplat cu un dispozitiv de nregistrare zecimal, DZ. Rezultatul conversiei poate fi transmis i ctre un sistem de conducere cu microprocesor.Coordonarea interaciunilor dintre elementele constituente ale aparatului de msurare este asigurat de un dispozitiv de control DC.Prin operaia de conversie analog-numeric se face de fapt i operaia de msurare, deoarece fiecrei valori a mrimii de msurat cuantificate i se atribuie un numr corespunztor de cuante exprimat ntr-un cod numeric, n conformitate cu o scar de msurare. Precizia msurrii numerice este deci determinat n principal de precizia conversiei analognumerice.Aparatele de msurare numerice din a doua categorie primesc ca semnal de msurat un semnal periodic continuu sau un tren de impulsuri i se folosesc pentru msurarea unor mrimi temporale ale acestor semnale: frecvena, perioada, intervalul de timp, defazajul .a. n componena acestor aparate intr convertorul adaptor de intrare CAI, un numrtor de impulsuri NI, care pune n coresponden mrimea de msurat cu frecvena sau cu numrul de impulsuri dintr-un anumit interval de timp, ca msur a acesteia i registrul de memorare RM.

8) Traductor de presiune cu tub BourdonManometre cu tub Bourdon. Marea majoritate a manometrelor bazate pe deformaia elastic au ca senzor un tub elastic sub forma unui arc de cerc cu un unghi la centru de circa 270o tubul Bourdon (fig.8.1).

Fig. 8.1. Manometru cu tub Bourdon:a) schema de principiu; b) seciuni transversale ale tubului.

Pentru presiuni pn la 300 bar, tubul se confecioneaz din aliaje neferoase (alam, bronz etc.), iar pentru presiuni mai mari se confecioneaz din oel. n seciune, tubul elastic nu este circular, ci are una din formele prezentate n figura 8.1,b. Deplasarea d a captului liber a tubului elastic, sub aciunea presiunii maxime interne, ajunge pn la 5 mm, iar raportul dintre presiune i deplasare reprezint sensibilitatea senzorului.

9) Traductor de temperatur tip termocupluLa baza funcionrii acestui tip de aparate, denumite i termocuple, stau efectele Peltier i Thompson. Un termocuplu se obine prin sudarea la unul dintre capete a doi electrozi A i B, din metale diferite, dintre care unul are un numr de electroni liberi mai mare dect cellalt. Prin punctul de jonciune, electronii liberi dintr-un electrod trec n cellalt, primul electrizndu-se pozitiv, iar cellalt negativ. Cmpul electric creat se opune difuziei i astfel se realizeaz un echilibru, cnd ntre electrozi se stabilete o diferen de potenial dependen de temperatura capetelor sudate (efectul Peltier). Dac cele dou capete ale unui electrod omogen au temperaturi diferite, concentratia electronilor liberi la capetele respective va fi i ea diferit. Electronii din zona cu concentraia mai mare vor difuza n zona cu concentraia mai mic, pn cnd, prin intermediul cmpului electric creat de diferenta de potenial de la capetele electrodului, se stabilete un echilibru (efectul Thompson).Cele dou efecte cumulate produc la capetele libere ale electrozilor o diferen de potenial dependent de diferena dintre temperatura capetelor sudate i de temperatura capetelor libere, de forma:

(9.1)unde AB este sensibilitatea medie a termocuplului AB (fig. 9.1).

Fig. 9.1. Termocuplul:a) schema electric; b) schema echivalent; c) caracteristica static.

Deoarece valoarea coeficientului AB este uor dependent de diferena t - To, caracteristica static a termocuplelor este uor neliniar (fig. 9.1, c).Pentru msurarea tensiunii EAB este necesar introducerea n circuitul electric a unui aparat de msurare, ceea ce este echivalent cu introducerea celui de al treilea electrod (fig. 9.2), formndu-se astfel trei termocuple. Dac temperatura ambelor capete libere ale termocuplului este aceeai, introducerea celui de al treilea electrod nu are nici o influen asupra tensiunii generate, ceea ce este de dorit. n consecin bornele termocuplului se plaseaz aproape una de cealalt pentru a avea aceeai temperatur. Pentru compararea proprietilor termoelectrice ale diverselor materiale se folosete ca electrod de referin electrodul de platin, fa de care unele materiale au potenial pozitiv iar altele au potenial negativ. Cele mai uzuale termocuple i domeniile de temperatur pe care le acoper sunt: Platin-rhodiu-platinT < 1300 oC, excepional T < 1500 oC;Cromel-alumel T < 1000 oC, excepional, T < 1200 oC;Cromel-copel T < 600 oC, excepional T < 800 oC;Cupru-constantan - 200 oC< T < 400 oC:Fier-constantan - 200 oC< T < 600 oC.

Fig. 9.2. Termocuplul n circuitul electric:a), b) scheme electrice; c) schema electric echivalent.

Termocuplele obinuite se realizeaz sub form de vergele izolate electric, montate n teci de protecie din oel sau din alte materiale refractare pentru temperaturi nalte. Folosirea tecilor de protecie mrete sensibil ineria traductorului, astfel nct comportarea dinamic a unui astfel de traductor poate fi estimat printr-o ecuatie diferenial liniar de ordinul I:

(9.2)unde constanta de timp T* este de ordinul 2 60 s.Legarea termocuplelor la aparatele pentru msurat temperatura sau la alte elemente ale unui sistem de automatizare se face prin intermediul a doi conductori de prelungire din aceleai materiale ca i electrozii A, B, dac aceste materiale nu sunt prea scumpe, sau prin conductori din ale materiale cu proprieti termoelectrice ct mai apropiate de cele ale electrozilor. Pentru a realiza o msurare precis este necesar, fie s se stabilizeze temperatura capetelor libere pentru ca EAB s depind numai de T, fie s se foloseasc un dispozitiv de compensare automat a temperaturii To asupra tensiunii EAB. Cel de-al doilea procedeu este mai comod i mai eficace i const n introducerea n serie cu termocuplul a unei puni electrice de compensare (fig. 9.3).

Fig.9.3. Termocuplu cu compensarea influenei temperaturii.

Rezistorul RN (din nichel) al unuia dintre braele punii, care are o variaie sensibil a rezistenei cu temperatura To, este plasat lng capetele libere ale termocuplului pentru a cpta aceeai temperatur. Puntea este astfel proiectat nct s produc o tensiune de dezechilibru.

, (9.3)adic o tensiune egal i opus tensiunii perturbatoare - AB To.

10) Traductor de temperatur cu radiaii infraroii

n ultimul deceniu au fost concepute, realizate i comercializate termometre cu radiaii infraroii, deosebit de performante, care acoper un domeniu de temperaturi de la la .Cu ajutorul acestor aparate se poate msura temperatura unor corpuri sau zone aproape punctiforme cu suprafaa de la 1 mm2 pn la suprafee de ordinul metrilor ptrai. Pentru a viza o int de dimensiuni mici termometrul trebuie dotat cu un sistem optic special, capabil s realizeze un fascicol (cmp vizual) foarte ngust, astfel ca pe suprafaa vizat s acopere o zon foarte mic. De asemenea, cu ajutorul unor conductori din fibr de sticl i lentile se pot preleva i transmite imagini din locuri greu accesibile n care nu se poate monta un pirometru.n figura 9.12 se prezint schema simplificat a unui termometru cu radiaii infraroii n care se disting urmtoarele elemente componente:

- un filtru optic, FIR, care las s treac o band foarte ngust de radiaii din domeniul infrarou (m);- detectorul de radiaii DR (termopil) care transform radiaiile recepionate n semnal electric;- opional, un laser n infrarou, LIR, care produce unul sau mai multe fascicole laser n vederea determinrii factorului de emisivitate i a distanei dintre corpul int i aparat ;

Fig.9.12. Schema simplificat a unui termometru cu radiaii IR.

- un microcontroler MC, destul de puternic care coordoneaz operaiile interne ale intregului aparat i efectueaz calculele necesare n vederea determinrii temperaturii corpului int, inclusiv coreciile necesare n funcie de condiiile n care se face msurarea. Acesta dispune de o minitastatur MT prin care se stabilesc opiunile utilizatorului: un display D, cu leduri sau cu cristale lichide pentru afiarea valorii temperaturii; echipamente de interfaare cu alte aparate EI; surs de alimentare .a.

Termometrele moderne ofer o serie de faciliti opionale dup cum urmeaz: camer video cu microprocesor pentru fotografierea digital color a zonei msurate i a zonei limitrofe n vederea analizei cmpului termic al acestora; un nregistrator numeric i/sau o ieire numeric serial RS 232 pentru transmisia la distan a rezultatului msurrii; posibilitatea folosirii cablului din fibre de sticl cu lentile pentru prelevarea i transmisia radiaiilor; periferice opionale, ca de exemplu module de memorie RAM, memorii nevolatile pentru memorarea unor date (emisiviti .a) precum i pentru arhivarea celor mai recente rezultate ale msurrii a.

11) Traductor de debit bazat pe cderea de presiune (cu diafragm)La baza funcionrii acestor traductoare st dependena dintre viteza de curgere i cderea de presiune pe care o produce o rezisten hidraulic local sau de linie asupra fluidului atunci cnd acesta curge prin rezistena respectiv. Cderea de presiune prelevat de un senzor corespunztor constituie o msur a vitezei de curgere, i deci o msur a debitului de fluid. Ea se msoar cu ajutorul unui manometru diferenial care poate fi gradat n uniti de presiune sau n uniti de debit.Traductoarele de acest tip sunt alctuite din cel puin dou elemente eseniale: senzorul de debit, care const ntr-o rezisten hidraulic ce produce o cdere de presiune dependent de debit i manometrul diferenial, care servete la msurarea cderii de presiune pe senzor. Opional, traductoarele pot fi completate cu echipamente de prelucrare a semnalului primar (convertire, adaptare s.a.).n cazul msurrii debitului de fluide compresibile mai este nevoie de nc cel puin un senzor i anume un senzor de presiune, de temperatur sau de densitate.

n sistemele mai evoluate semnalul obinut ca efect al cderii de presiune n manometrul diferenial este convertit n semnal electric, de obicei n curent electric, pentru a fi mai uor de transmis, prelucrat, msurat i afiat. Senzori i traductoare cu rezisten localEchipamente de acest fel sunt recomandabile pentru msurarea debitului fluidelor omogene monofazice care curg n regim turbulent stabilizat.Tipuri de senzori. Cele mai uzuale tipuri de senzori de debit cu rezisten local sunt urmtorii: senzori cu diafragm cu prize la fee n inel; senzori cu diafragm cu prize n flane; senzori cu diafragm cu prize n vena contract; senzori cu ajutaje; senzori cu tuburi Venturi; senzori cu diafragm segment; senzori cu diafragm dubl .a.

Fig.10.2. Tipuri uzuale de dispozitive de strangulare:a) diafragm simpl; b) duz; c) stavilar; d) tub Venturi.

n figura 10.2 sunt prezentate cteva din cele mai uzuale tipuri de senzori de debit, iar n figura 10.3 sunt prezentai doi dintre cei mai folosii senzori de tip diafragm; cel cu prize n inel i cel cu prize n flane.

Fig.10.3. Senzori de debit de tip diafragm:a) cu prize n inel; b) cu prize n flane.

12) Traductor de nivel cu microunde

Pe foaie (din carte)