страница - 24
Механические
Электрические
Атомные
Маятниковая колебательная система
Вращающая колебательная система
Камертонная колебательная система
Колебательный контур
Генератор релаксационного колебания
Кварцевый осциллятор
Молекулярная колебательная система (аммоний)
Атомная колебательная система
А - ось маятника;
5 - центр тяжести;
Ф - угол отклонения
1- вращающееся
кольцо;
2- спиральная
пружина;
3- винт для
уравновешивания;
4- ось
подшипника
С - камертон; А - соленоид; К - храповое кольцо
о-С=>
лампа
тлеющего
разряда;
- релаксационное напряжение
кварцевый осциллятор
Н - атом водорода;
N\ - первое положение атома азота;
N2 - второе положение атома азота
w
W - энергия; /- участок перехода
Рис. 1.8.4. Меры времени с колебательной системой
Классификация мер времени представлена на рис. 1.8.3. Как правило, в мерах используются два основных принципа измерения времени - принцип периодической хронометрии и принцип апериодической хронометрии. Наиболее распространенные периодические процессы, используемые для измерения времени и построения мер времени - механическое вращательное движение или колебательные процессы в механических, электромеханических или квантовых системах.
Принцип апериодической хронометрии заключается в использовании в качестве значений меры времени длительности интервалов, разделяющих определенные маркерные состояния апериодического монотонного процесса. Частным случаем является равномерный процесс, например равномерное механическое движение или линейно изменяющееся электрическое напряжение.
Механические колебания в приборах времени реализуются с помощью систем с накопителями энергии (маятник, пружина), имеющими положение равновесия, при отклонении от которого возникают силы, возвращающие их в это положение.
В приборах времени с камертонной колебательной системой (рис. 1.8.4) движение камертона 3 индуктивно воспринимается соленоидом А, сигнал которого усиливается и накладывается на запирающий LC - контур, катушка которого снова возбуждает синфазные механические колебания камертона, которые механически преобразовываются с помощью собачки в дискретное вращение храпового колеса К.
Электрические колебательные системы этих приборов используют колебательный LC - контур, в котором возбуждаются электрические колебания.
В кварцевых генераторах при механической деформации кристаллов кварца или турмалина возникают электрические заряды и, наоборот, под действием электрического поля происходит их механическая деформация. Если прикладываемое электрическое поле периодическое, кристалл колеблется с частотой возбуждающего поля при совпадении частоты
его собственных колебаний с частотой поля. Амплитуда собственных колебаний зависит от структуры кристалла, его размеров и температуры.
В схеме кварцевого генератора резонансный LC - контур используется в качестве слабо демпфированного вибратора. Кварцевый генератор Q является высокоустойчивым резонансным контуром, напряжение которого усиливается и используется для возбуждения резонансного LC - контура. Частота возбужденных колебаний понижается, декодируется и используется для формирования показаний цифрового поля.
В атомных колебательных системах при переходе от возбужденного к нормальному состоянию атом излучает с характеристической высокостабильной частотой. Молекулярная колебательная система содержит, например, молекулы аммиака NH3, имеющие пирамидальную структуру. Атом азота колеблется между двумя состояниями с высокостабильной частотой (23 870 Гц).
Апериодические меры времени, не содержащие колебательной системы, могут использовать расход массы (объема). Расход вытекающей или высыпающейся массы зависит от диаметра выходного отверстия и давления у выхода. При использовании в качестве время-зад ающего фактора процесса горения длительность его зависит от химического состава сгораемого вещества, строения горелки, подвода кислорода.
Электрические апериодические меры времени используют экспоненциальный заряд (разряд) конденсатора, атомные апериодические меры времени используют радиоактивные процессы распада. Например, изотоп углерода С14 имеет период полураспада 5 760 лет.
Приборы измерения времени можно свести к схеме рис. 1.8.5. Основные элементы - источник энергии, колебательная система (осциллятор), счетчик, выходное устройство (иногда с предварительным кодированием). Имеются еще органы управления подачей питания и передачей колебаний от осциллятора и счетчика.
Источник энергии
Ключ
т т
Пуск Стоп
Осциллятор
Ключ
Пуск Стоп
Счетчик
—*—
Декодировщик
Нуль
Выдача показаний
Рис. 1.8.5. Блок-схема прибора измерения времени
МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ
83
Таким образом, как правило, процедура измерения времени сводится к счету строго периодической последовательности импульсов, формируемых с помощью колебаний осциллятора. При этом возможно управление колебаний подачей энергии; в устройствах же, называемых хронографами, осциллятор колеблется все время, а подключаются к работе только счетчик и выходное устройство. В приборах, разрешающая способность которых не выше
0,1 с, пуск может производиться вручную; при более высокой разрешающей способности - с помощью магнитных пускателей. В электронных приборах измерения времени используется высокоточный кварцевый осциллятор с частотой 10 МГц и электронные вентильные схемы управления. Эти приборы наряду с измерением промежутков времени позволяют осуществлять измерение частоты, периода и других производственных величин.
ХС
ПО ВИДУ ВЫПОЛНЯЕМЫХ ФУНКЦИЙ
ИНФОРМАЦИОННО-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ
КОМПЛЕКСНЫЕ
ПО УРОВНЮ АВТОМАТИЗАЦИИ
НЕАВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
АВТОМАТИЧЕСКОЕ
АДАПТИРУЮЩИЕСЯ
ПО ИНФОРМАЦИОННОЙ ЕМКОСТИ
МАЛЫЕ
СРЕДНИЕ
БОЛЬШИЕ
ПО РАНГУ ОБСЛУЖИВАЕМЫХ СИСТЕМ
ОТДЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ
ОТРАСЛЕВЫЕ (ВЕДОМСТВЕН-1 НЫЕ)
ГОСУДАРСТВЕННЫЕ
1
МЕЖДУНАРОДНЫЕ
ПО ТИПУ ОБСЛУЖИВАЕМЫХ ОБЪЕКТОВ
ЛИНЕЙНЫЕ
ПЛОСКОСТНЫЕ
11
ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ
ПО УРОВНЮ ОРГАНИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ
ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННЫЕ
МОНОЦЕНТРАЛЬНЫЕ
ПОЛИЦЕНТРАЛЬНЫЕ
□L
ЦЕНТРАЛЬНЫЕ
ПО ВИДУ СРЕДСТВ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
С ТРАНСПОРТИРОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИИ
С КАНАЛАМИ СВЯЗИ
С КОМБИНИРОВАННОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ
Рис. 1.8.6. Классификация хронометрических систем (ХС)
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74] [стр.75] [стр.76] [стр.77] [стр.78] [стр.79] [стр.80] [стр.81] [стр.82] [стр.83] [стр.84] [стр.85] [стр.86] [стр.87] [стр.88] [стр.89] [стр.90] [стр.91] [стр.92] [стр.93] [стр.94] [стр.95] [стр.96] [стр.97] [стр.98] [стр.99] [стр.100] [стр.101] [стр.102] [стр.103] [стр.104] [стр.105] [стр.106] [стр.107] [стр.108] [стр.109] [стр.110] [стр.111] [стр.112] [стр.113] [стр.114] [стр.115] [стр.116] [стр.117] [стр.118] [стр.119] [стр.120] [стр.121] [стр.122] [стр.123] [стр.124] [стр.125] [стр.126] [стр.127] [стр.128] [стр.129] [стр.130] [стр.131] [стр.132] [стр.133] [стр.134] [стр.135] [стр.136] [стр.137] [стр.138] [стр.139] [стр.140] [стр.141] [стр.142] [стр.143] [стр.144] [стр.145] [стр.146] [стр.147] [стр.148] [стр.149] [стр.150] [стр.151]