仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说,仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能,例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表,和电动调节仪表,以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。
仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物,而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表,可以改善和扩展人的这些官能;另外,有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量;还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数,如高速照相机、计算机等。
仪器仪表发展已有悠久的历史。据《韩非子·有度》记载,中国在战国时期已有了利用天然磁铁制成的指南仪器,称为司南。古代的仪器在很长的历史时期中多属用以定向、计时或供度量衡用的简单仪器。
17~18世纪,欧洲的一些物理学家开始利用电流与磁场作用力的原理制成简单的检流计;利用光学透镜制成的望远镜,奠定了电学和光学仪器的基础。其它一些用于测量和观察的各种仪器也遂逐渐得到了发展。
19世纪到20世纪,工业革命和现代化大规模生产促进了新学科和新技术的发展,后来又出现了电子计算机和空间技术等,仪器仪表因而也得到迅速的发展。现代仪器仪表已成为测量、控制和实现自动化必不可少的技术工具。
仪器仪表是多种科学技术的综合产物,品种繁多,使用广泛,而且不断更新,有多种分类方法。按使用目的和用途来分,主要有量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、航空仪表、导航仪器、驾驶仪器、无线电测试仪器、载波微波测试仪器、地质勘探测试仪器、建材测试仪器、地震测试仪器、大地测绘仪器、水文仪器、计时仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。
属于机械工业产品的仪器仪表有工业自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器,分析仪器、实验室仪器与装置、材料试验机、气象晦洋仪器、电影机械、照相机械、复印缩微机械、仪器仪表元器件、仪器仪表材料、仪器仪表工艺装备等十三类。它们通用性较强,批量较大,或为仪器仪表工业所必需的基础。
各类仪器仪表按不同特征,例如功能、检测控制对象、结构、原理等还可再分为若干的小类或子类。如工业自动化仪表按功能可分为检测仪表、显示仪表、调节仪表和执行器等;其中检测仪表按被测物理量又分为温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、物位测量仪表和机械量测量仪表等;温度测量仪表按测量方式又分为接触式测温仪表和非接触式测温仪表;接触式测温仪表又可分为热电式、膨胀式、电阻式等。
其他各类仪器仪表的分类法大体类似,主要与发展过程、使用习惯和有关产品的分类有关。仪器仪表在分类方面尚无统一的标准,仪器仪表的命名也存在类似情况。
衡量仪器仪表性能的主要技术指标有精确度、灵敏度、响应时间等。精确度表示仪表测量结果与被测量真值的一致程度。仪器仪表的精确度常用精确度等级来表示,如0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级等,0.1级表示仪表总的误差不超过±0.1%范围。精确度等级数小,说明仪表的系统误差和随机误差都小,也就是这种仪表精密。
灵敏度表示当被测的量有一个很小的增量时与此增量引起仪表示值增量之比,它反映仪表能够测量的最小被测量;响应时间是指仪表输入一个阶跃量时,其输出由初始值第一次到达最终稳定值的时间间隔,一般规定以到达稳定值的95%时的时间为准;此外,还有重复性、线性度、滞环、死区、漂移等性能技术指标。
科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。在现代科学研究试验、精密测试系统、生产过程自动检测控制系统,以及各种管理自动化系统中,仪器仪表都是重要的技术工具。
为了进一步提高仪器仪表的各种性能,增强耐受各种苛刻使用环境的能力,提高可靠性和使用寿命,仪器仪表将不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件。例如利用超声波微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理,以及采用各种新型半导体敏感元件、集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器仪表的小型化、减轻重量、降低生产成本和便于使用与维修等。
另一重要的趋势是,通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能,提高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。仪器仪表不仅供单顶使用,而且可以通过标准接口和数据通道,与电子计算机结合起来,组成各种测试控制管理综合系统,满足更高的要求。
电阻在仪表中随处可见,学习网小编在本文介绍电阻的基本知识,分享电阻检测方法及电阻更换方法,对大家正确使用电阻大有帮助。
物体对电流的阻碍作用称为电阻,利用这种阻碍作用做成的元件称为电阻器,简称电阻。电阻是仪表电路中最基本、常用的元件;主要用来稳定和调节电路中的电流和电压,即降压、限流、调幅、分流、隔离等作用。电阻的图形符号和电阻文字符号请参阅"图形符号和文字符号"所示,电阻文字符号为R,其单位有欧姆(Ω)、千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
常用的电阻有线绕电阻、碳膜电阻、合成碳膜电阻、金属膜电阻、实心碳质电阻、排电阻等。
1、电阻的检测方法
电阻的检测可使用测量电阻值,来判断其是否有断路、短路及阻值变化等故障。检测仪表电路中的电阻,可以采用在线检测或开路检测。
①电阻在线检测方法
在线检测是用万用表直接对电路板上的电阻检测,而不用将电阻器焊下。该方法简便,但有时会受电路中其他的影响而造成测量误差。故在线检测时,一定要考虑电路中其他元器件对电阻值的影响,操作步骤如下:
A、首先断开电路板的。然后观察欲检测的电阻,看其有无烧焦、引脚断裂、引脚与铜箔线断路或虚焊等情况。
B、然后根据电阻的标称阻值,选择好万用表的量程,测量该电阻的阻值,记住测量电阻值R1。对换万用表的两只表笔,再测量得到另一个测量电阻值R2,比较两次测量的阻值,取较大的电阻值作为参考值,如果该值等于或很接近被测电阻的标称电阻值,则可以判断该电阻器正常。如果该值大于被测电阻的标称阻值较多,则可以判断该电阻损坏。如果该值远远小于标称电阻值,有可能是由
于电路中并联有其他小阻值电阻而造成的,这时应采取焊开电阻器来进行检测判断。
②电阻开路检测方法
开路检测法可对单个电阻器进行独立检测。与在线检测相比,开路检测能有效地避免电路中其他元器件的影响,从而确保测量的准确性,但操作稍复杂。开路检测有两种方法,一种方法是将电阻器一端引脚从电路板上焊下,用万用表对电阻检测。另一种方法是切断电阻器一端引脚与印刷电路的铜箔线,然后进行测量。将测量值与标称电阻值进行比较来判断该电阻是否正常。测量完成后应马上把电阻器进行焊接复原,以避免漏焊而出现新的故障。测量高阻值的电阻器时,两只手不要与表笔和电阻器的两电极接触,以防人体电阻分流引起测量误差。
2、电阻更换方法
经检查有故障的电阻应进行更换。电阻更换优先采用同型号、同材质、同电阻值的。如没有一模一样的电阻时,可以考虑代用,但应注意在一般电路中允许用大功率电阻替代同值的小功率电阻对于有温度要求的场合应考虑电阻器的工作温度,如金属膜电阻可在125℃以下长期工作,而碳膜电阻只适合在70℃以下的温度下工作;不能用普通电阻代替精密电阻。用于保护电路取样的电阻要采用原值、等功率电阻更换。
电阻损坏后,如没有同规格的电阻更换时,可以采用电阻相串联或并联的方式来应急。利用电阻的串联公式R=R1+R2+...+Rn将几个低阻值的电阻变成所需的高阻值电阻使用。可利用电阻的并联公式1/R=1/R1+1/R2+...+1/Rn将几个高阻值电阻变成所需的低阻值电阻使用。不论是串联还是并联,各电阻器上分担的功率数不得超过该电阻器本身允许的额定功率。
熔断电阻损坏后,没有同型号的熔断电阻更换时,可使用与其主要参数相同的其他熔断电阻;代换阻值很小的熔断电阻可用熔断直接代用;还可采取电阻与熔断相串联的形式来代用,但电阻的阻值和功率应与损坏的熔断电阻相同,熔断器的额定电流I可按以下公式来选择。
测试系统种类繁多,按照构成形式,可分为仪器仪表式测试系统、集中式数据采集系统、分布式数据采集系统三种方式,三种测试系统的构成和原理有很大差异,实际应用中根据需要选择合适的方式。
一、仪器仪表式测试系统构成及原理
仪器仪表式测试系统一般包括多个测试单元,每个测试单元完全独立,测试单元包括一次传感器及二次仪表两个部分;一次传感器一般为交流互感器或直流分流器,其特点是一次传感器及二次仪表均按相关标准生产,标准指标均可溯源。因此,用户可以灵活选择不同厂家的传感器及仪表,自行组建测试系统。
早期的仪器仪表通常功能比较单一,以功率测试系统而言,由电压表、电流表、频率计、功率计等构成。现代新型的功率测试仪器(一般称功率分析仪)则由一台仪器完成上述所有参量的测量。
仪器仪表式测试系统在电机试验中被广泛采用,对于传统工频测量,技术已经相当成熟。主要难度在于低功率因数、变频等测试
典型的仪器仪表式测试系统原理框图
二、集中式数据采集系统
集中式数据采集系统将各种类型的传感器输出的模拟或数字信号转换成计算机可以识别的数字量,由计算机接口采集成为内存中的数据,按需要处理成相应的数据结果,供传送、显示、打印输出。集中式计算机数据采集系统具有人机界面良好,操作简单,功能齐全等优点。
集中式数据采集系统的核心技术是多路采集卡,目前,生产采集卡的厂家较多,大多只适用于工业控制。
集中式计算机数据采集系统原理框图
三、分布式数据采集系统
多个测试模块或测试子系统,通过统一的通讯接口与上位机连接,即可构成分布式数据采集系统。其优点是组合能力强,易于扩展;测试模块或子系统独立性强,易于维护;分散测量,集中管理,对系统硬件要求低,可靠性高;采用数字通讯取代模拟信号传输,电磁兼容性能好,适合恶劣环境工作。
分布式计算机数据采集系统原理框
四、三种测试系统的主要区别
分布式数据采集系统从实现的功能角度看,与集中式数据采集系统差不多。但实现功能的方法完全不同:
集中式数据采集的核心是标准信号的数据采集及输入信号的调理。
分布式数据采集系统的骨架是系统网络,系统网络是分布式数据采集系统的基础和核心。研制者都会对网络的可靠性、实时性、兼容性、可扩充性进行精心设计,而这些性能,也是分布式数据采集系统的魅力所在。
集中式数据采集与分布式数据采集的共同特点是两者均研究事物的共性,前者的共性是信号的标准化,后者的共性是网络的标准化,电机试验测试专业程度较高,目前,应用多的还是各种专业仪器仪表。
小型的集中式数据采集系统及含通讯接口的仪器仪表,可以作为分布式数据采集系统的一个子站
如有疑问请点击:仪器仪表测试系统分类和结构原理