Регистрация результатов измерений

Для того чтобы результатом измерения можно было воспользоваться, он должен быть представлен показаниями стрелок или индикаторных лампочек (визуальная индикация) либо записан в виде графика или последовательности цифр (рис. 55). Иногда применяется слуховая индикация: результат измерения преобразуется звук определенной громкости и тона.

Существуют две основные формы автоматической записи результатов измерения: аналоговая (непрерывная) — в виде графика цифровая — в виде цифр на ленте цифропечатающего устройств либо в виде комбинаций отверстий, пробиваемых на перфокарте ил перфоленте.

Наиболее просто аналоговая регистрация осуществляете перьевыми самописцами с чернильной и тепловой записью. Носителем записи служит протягиваемая с постоянной скоростью бумажная лента с нанесенной на ней масштабной сеткой. Регистрируемый электрический сигнал преобразуется в отклонении пера, перпендикулярные к движению бумаги.

Тепловая запись ведется нагретым стальным пером и специальной двухслойной бумаге. Верхний слой ее — светлого тона покрыт масштабной сеткой. Он изготовлен из легкоплавкого материала, который плавится при прикосновении нагретого пера, обнажа темный нижний слой. В результате на движущейся термочувствительной бумаге остается темная линия, повторяющая все колебания пера.

Перьевые самописцы инерционны, их можно использовать для регистрации сигналов с частотой до 100 Гц. Самописцы со струйной записью позволяют без искажения записывав процессы, частотный спектр которых превышает 100 Гц. Важнейшей деталью струйного самописца является гальванометр, смонтированный на вертикальной оси и поворачивающийся вокруг нее на угол пропорциональный величине регистрируемого электрического сигнала. Гальванометр имеет в передней вертикальной стенке капиллярно отверстие, через которое под большим давлением выбрасываете тонкая струя чернил. Принцип действия предопределяет и основной недостаток струйной записи: капиллярное отверстие часто засоряете даже при использовании специальных, тонко отфильтрованных чернил.

Свои преимущества и недостатки имеют и получившие очень широкое распространение самописцы с фотозаписью, ил «шлейфные» осциллографы. Гальванометр такого самописца («шлейфа») устроен подобно гальванометру струйного самописца, но вместо чернильной помпы и отверстия для выбрасывания чернил он несет и себе миниатюрное зеркальце, отбрасывающее световой луч на движущуюся фотобумагу или фотопленку. Масса зеркальца меньше массы струйного гальванометра, а инерция светового луча меньше инерции чернильной струи; поэтому быстродействие «шлейфного» осциллографа значительно выше быстродействия струйного самописца Фотозапись позволяет регистрировать процессы, частотный спектр, которых достигает 5000—10 000 Гц, что вполне достаточно для спортивных измерений.

Попытки усовершенствовать технику фотозаписи привели к созданию бумаги, чувствительной к ультрафиолетовым лучам и не реагирующей на лучи видимой части спектра. В момент облучения ультрафиолетовым лучом такая бумага чернеет и не требует последующей фотохимической обработки. Предельное быстродействие самописцев с ультрафиолетовой записью 1000 Гц.

Относительная приведенная погрешность самописцев с аналоговой записью лежит в пределах 5—10%, а в перьевых самописцах бывает еще выше. Снизить погрешность до 1—3% при аналоговой записи удается» лишь в отдельных, достаточно сложных приборах.

Существенно повысить точность позволяет замена аналоговых регистрирующих устройств цифровыми. При цифровой записи регистрирующее устройство практически не вносит ошибки в результат измерения. Но такое повышение точности достигается ценой значительного усложнения и удорожания регистрирующей аппаратуры поступающий сигнал должен быть преобразован в цифровую форму, а для этого приходится включать в состав измерительной система сложный электронный прибор — аналого-цифровой преобразователь.

Из цифровых самописцев наиболее распространены цифропечатающие устройства и перфораторы. Цифропечатающее устройство является разновидностью пишущей машинки с электрическим управлением: результат измерения при цифропечати представляется в виде последовательности цифр. Современные быстродействующие цифропечатающие устройства позволяют печатать несколько тысяч знаков в секунду.

Перфораторы предназначены для записи информации путем пробивания отверстий (перфораций) на перфокартах и перфолентах. Наиболее совершенные перфораторы разработаны в вычислительной технике, где они служат входными и выходными устройствами цифровых вычислительных машин.

Восприятие получаемой информации зрительно или на слух называется индикацией. Приборы, делающие такое восприятий возможным, называются индикаторами («показывающими» приборами). Индикаторы делятся на стрелочные и цифровые.

Стрелочный индикатор состоит из измерительной шкалы, подвижного указателя результата (стрелки) и механизма, управляющего положением стрелки. Стрелочные индикаторы широко распространены. Часы, барометр, пружинный динамометр, спидометр автомобиля оснащены стрелочными индикаторами.

Цифровые индикаторы несут информацию о результата измерений в наиболее удобной форме — в виде цифр. Особую пользу эти индикаторы приносят там, где необходимы высокая точность измерения и быстрота считывания результата. Специальные исследования показывают, что при использо­вании цифрового индикатора чело­век делает в 20—60 раз меньше ошибок, чем при считывании показаний стрелочного прибора.

Рис. 56

Символика цифровой индикации

Цифровые индикаторы много­образны и различаются прежде все­го символикой, т. е. способом представления информации. Прос­тейший способ представления циф­ровой информации связан с единич­ной системой счисления, в которой значение измеряемой величины оп­ределяется числом повторений ка­кого-нибудь условного знака (чер­точки, точки) — рис. 56, А. Эта система не получила широкого рас­пространения. Гораздо чаще применяются двоичная и десятичная сис­темы счисления, где цена обозначающего цифру символа зависит от разряда, в котором этот символ находится. В двоичной системе цена единицы n-го разряда равна 2^n-1, где п — число разрядов. На рис. 56, Б в двоичной системе счисления («двоичном коде») записано число 13.

Наиболее привычней потому наиболее удобна десятичная система счисления, где в первом разряде записываются единицы, во втором— десятки, в третьем — сотни и т. д. В этой системе разряд называется декадой. Десятичная форма индикации имеет две разновидности: цифровую десятичную (рис. 56, Д) и позиционную десятичную. При позиционной десятичной индикации каждая цифра декады обозначается светящейся точкой в определенном месте круговой (рис. 56, В) или линейной (рис. 56, Г) индикаторной шкалы.

Различным способам индикации свойственна разная вероятность ошибок при считывании информации. Наибольший комфорт и наи­меньшую вероятность ошибок (0,5%) обеспечивает цифровая деся­тичная индикация результатов измерений.