Что такое самописец и для чего он нужен
Самописец — это универсальный измерительный прибор, сочетающий функции осциллографа и регистратора данных. Его основное назначение — измерение и запись в память параметров и формы высокочастотных и стандартных сигналов, поступающих от внешних датчиков с фиксированным диапазоном выходного тока или напряжения. Прибор регистрирует изменения во времени таких физических величин, как температура, влажность, вибрация, давление, уровень жидкости, скорость вращения и многих других.
Принцип работы и конструкция
Автоматическая регистрация данных осуществляется в виде диаграмм на различных носителях: бумажной ленте, фотопленке и др. Простейшая конструкция самописца включает измерительный механизм с пишущим инструментом (пером или карандашом) в подвижной части. Этот инструмент оставляет след на равномерно движущейся бумажной ленте, создавая график зависимости измеряемого параметра от времени.
Многоканальные и цифровые системы
Современные многоканальные низкочастотные самописцы имеют модульную архитектуру. Они оснащены однотипными модулями аналого-цифрового преобразования (АЦП), которые оцифровывают входной сигнал и передают его модулю управления для дальнейшей обработки.
Каждый канал, как правило, имеет дифференциальный вход для обработки медленно изменяющихся сигналов в диапазоне, например, от -2.5 до +2.5 В. Для работы со слабыми сигналами вход модуля снабжается программируемым усилителем с коэффициентами усиления 1, 2, 4, 8, 16, 32, 128. Возможность индивидуальной настройки скорости обработки данных по каждому каналу позволяет эффективно выделять полезный сигнал в условиях сильных помех, особенно когда частота обработки кратна частоте помехи.
Важной особенностью является встроенная цифровая фильтрация, подавляющая синфазные помехи (часто возникающие при большой длине проводов) и гармоники входного сигнала.
Калибровка и расширение возможностей
Самописцы оснащаются системой автокалибровки, которая может запускаться как перед началом измерений, так и между циклами. Выполняются три основных типа калибровки: калибровка сдвига нуля, калибровка шкалы преобразования и комплексная автокалибровка шкалы и нуля.
Диапазон измеряемых сигналов легко расширяется с помощью внешних адаптеров, которые преобразуют физические величины в сигнал, совместимый со входом АЦП. К таким адаптерам относятся:
- Делители напряжения для измерения высоких напряжений.
- Шунты для преобразования тока в напряжение.
- Усилители для слабых сигналов.
- Преобразователи сопротивления в напряжение.
- Термопреобразователи (термопары, термосопротивления), которые могут подключаться напрямую с программной настройкой канала.
Классификация и типы самописцев
Самописцы делятся на одноканальные и многоканальные регистраторы данных. По конструкции и принципу работы выделяют несколько основных типов:
- Бумажные самописцы: Классические приборы с записью на бумажную ленту. Могут иметь от 1 до 6 перьев для непрерывной или многоступенчатой записи, часто оснащаются цифровым дисплеем. К ним же относятся высокопроизводительные графические самописцы.
- Безбумажные (цифровые) самописцы: Данные сохраняются во внутренней памяти, на дискетах или съемных картах памяти (формат MS-DOS). Оснащены ЖК-дисплеем для отображения данных в виде диаграмм (ступенчатых, гистограмм) или цифровых значений. Имеют функции сжатия данных и программируются прямо с дисплея.
- Круговые (циркулярные) самописцы: Запись ведется по кругу на круглой диаграмме, что удобно для простого просмотра и хранения данных. Могут подключаться к принтеру.
- Графические самописцы: Современные приборы, которые собирают информацию, выводят ее на дисплей, а также способны передавать и обрабатывать данные.
Области применения
Самописцы нашли широкое применение в промышленности и научных исследованиях. Они используются для мониторинга и одновременного контроля до 18 сигналов от различных источников. Многоканальные низкочастотные модели идеально подходят для измерения медленно меняющихся напряжений по 8 независимым, гальванически развязанным каналам с передачей данных внешнему контроллеру.
Бумажные и графические переносные самописцы незаменимы для периодических проверок, исследований и аттестации сложного оборудования, такого как автоклавы, моечные машины и дезинфекторы.