PB-03-Pomiar przemieszczen katowych i liniowych
Transkrypt
PB-03-Pomiar przemieszczen katowych i liniowych
Podstawy Badań Eksperymentalnych Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu Wojskowa Akademia Techniczna Instrukcja do ćwiczenia. Temat 03 Pomiar przemieszczeń liniowych i kątowych Instrukcję opracował dr inż. Mirosław KARCZEWSKI Warszawa, Listopad 2006 OPIS ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO 1. Wzorcowanie czujnika przemieszczeń. Z pośród wszystkich wielkości fizycznych wielkość dotycząca przemieszczenia jest prawdopodobnie najczęściej mierzonym parametrem systemowym. Jest ona nie tylko mierzona bezpośrednio, lecz także jest często wykorzystywana w pomiarach pośrednich jako transformata innych zmiennych. W wielu przypadkach bezwzględny pomiar długości jest nieistotny, a ważna staje się jej zmiana, np. przy pomiarze wzniosu iglicy rozpylacza. W takim przypadku wielkiej dokładności wymaga pomiar zmiany długości. Takie zmiany długości często określa się jako przemieszczenie, stąd czasami terminy długość i przemieszczenie są stosowane zamiennie. Jednostką podstawową długości jest metr, który jest zdefiniowany jako 1 650 763,73 długości fali promieniowania kryptonu 86 w próżni. Wielkościami pochodnymi są powierzchnia, objętość prędkość, przyśpieszenie, masa na jednostkę powierzchni itp. Do pomiaru długości wykorzystywane jest szereg metod, najczęściej spotykane to: − Zmiana rezystancji, − Zmiana indukcyjności, − Zmiana pojemności, − Metody optyczne. Jako układ pomiarowy zastosowano mostek z falą nośną 100 kHz CL-104 współpracujący z czujnikiem przemieszczeń CL-70-1 o zakresie pomiarowym ± 1 mm oraz CL-70-30 o zakresie pomiarowym 30mm. Mostek CL 104 wykonany jest w postaci jednego panelu urządzenia przenośnego. Urządzenie przystosowane jest do pracy z czujnikami indukcyjnymi Czujnik przemieszczeń podłączony do wejścia kanału pomiarowego tworzą wraz z układem równoważenia mostek pomiarowy prądu zmiennego zasilany napięciem o częstotliwości nośnej 100 kHz z centralnego generatora. Z wyjścia wzmacniacza pobierany jest również sygnał służący do kalibracji kanału pomiarowego. Mostek pomiarowy jest równoważony zgrubnie i dokładnie – zarówno pod względem modułu jak i fazy. Napięcie o częstotliwości nośnej 100 kHz zmodulowane przez czujnik podawane jest poprzez dzielniki do fazo czułego mostka detekcyjnego. Napięcie sygnału pomiarowego po detekcji w detektorze fazo czułym i odfiltrowaniu poprzez filtr dolnoprzepustowy pojawia się na wyjściu 1 w postaci napięcia stałego o polaryzacji i wartości zależnej od charakteru mierzonych przebiegów. Stanowisko pomiarowe składa się z wtryskiwacza silnika o zapłonie samoczynnym, w którym zamontowano czujnik przemieszczeń CL 30/1 o zakresie pomiarowym ± 1 mm. W miejsce rozpylacza zamontowano układ do wymuszania przemieszczania składający się z następujących elementów: − Rozpylacz ze ściętą końcówką, − Śruby mikrometrycznej do wymuszania przemieszczania, − Obsadki łączącej końcówkę rozpylacza ze śrubą mikrometryczną. Czujnik ciśnienia połączono z mostkiem CL-104, jako wskaźnik zastosowano woltomierz cyfrowy. 2. Cel ćwiczenie. Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem wzorcowania indukcyjnych czujników przemieszczeń o różnych zakresach. 2.1 Sposób realizacji ćwiczenie. W celu przeprowadzenia skalowania tensometrycznego czujnika siły należy: − Włączyć zasilanie mostka pomiarowego. − Wykręcić śrubę mikrometryczną tak, aby jej główka nie dotykała iglicy, − Odczytać napięcie na wskaźniku, wynik zapisać w tabeli I jako położenie zerowe, − Wkręcać śrubę do momenty dotknięcia przez głowicę iglicy, − Dla czujnika o zakresie 1 mm: 1. wkręcić śrubę o 0.10 mm, odczytać napięcie, wynik zapisać w tab.I, 2. zwiększając wysunięcie głowicy co 0.10 mm, odczytywać napięcie i zapisywać w tabeli I do momentu oparcia iglicy o zderzak, Odczytać maksymalne przesunięci i odpowiadające mu napięcie, wyniki zapisać w tabeli. 3. Zmniejszać wysunięcie głowicy co 0.10 mm, odczytywać napięcie do momentu oderwania się głowicy od iglicy. Wyniki dla poszczególnych położeń zapisywać w tabeli I, 4. Czynność skalowania czujnika powtórzyć dwukrotnie (dla zwiększania i zmniejszania wysunięcia). 5. Dokonać pomiaru przesunięcia zadanego przez prowadzącego. − Dla czujnika o zakresie 30 mm: 2 1. wkręcić śrubę o 0.5 mm (jeden pełny obrót głowicy), odczytać napięcie, wynik zapisać w tab.II, 2. zwiększając wysunięcie głowicy co 0.5 mm, odczytywać napięcie i zapisywać w tabeli I do momentu oparcia iglicy o zderzak, Odczytać maksymalne przesunięci i odpowiadające mu napięcie, wyniki zapisać w tabeli. 3. Zmniejszać wysunięcie głowicy co 0.5 mm, odczytywać napięcie do momentu oderwania się głowicy od iglicy. Wyniki dla poszczególnych położeń zapisywać w tabeli II, 4. Czynność skalowania czujnika powtórzyć dwukrotnie (dla zwiększania i zmniejszania wysunięcia). 5. Dokonać pomiaru przesunięcia zadanego przez prowadzącego. 3. Literatura. 1. Jasiak A., Pomiary inżynierskie, Poznań: Wydaw. Politechniki Poznańskiej, 1999. 2. Kotlewski F., Mieszkowski M., POMIARY, Pomiary w technice cieplnej Wydaw. Nauk.-Tech., 1972. 3. Michalski L., Eckersdorf K.: Pomiary temperatury. Warszawa, WNT 1986 4. Romer E.: Miernictwo przemysłowe. Warszawa, PWN 1970 5. Zatorski A., Rozkrut A.: Miernictwo elektryczne. Materiały do ćwiczeń, 6. Podręcznik metrologii, Tom I, Tom II 4. Wytyczne do sprawozdania. 6. Narysować schemat stanowiska pomiarowego, zaznaczyć jego najważniejsze elementy. 7. Narysować wykres zależności wskazań woltomierza od przesunięcia iglicy dla poszczególnych czujników (format A4, zaznaczyć punkty i błędy pomiarowe). 8. Wyznaczyć histerezę czujników. 9. Wyznaczyć równanie charakterystyk. 10. Wyznaczyć współczynnik korelacji. 11. Wyznaczyć czułość czujników. 12. Narysować wykres odchyłki względnej i bezwzględnej w zależności od przesunięcia. 13. Na podstawie otrzymanej charakterystyki wyznaczyć wartość przesunięcia zadanego przez prowadzącego, określić dokładność pomiaru. 14. Do sprawozdania należy dołączyć oryginalny protokół pomiarów. 15. Wykresy należy wykonać na papierze milimetrowym, format A4, wszystkie wielkości należy sprowadzić do jednostek podstawowych układu SI. 3 Grupa ..................... Data ..................... Godzina lekcyjna................. Skład podgrupy: L.p. Imię Nazwisko Podpis 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tabela I Wzorcowanie czujnika przemieszczeń o zakresie 1 mm Przesuniecie L.p. (zwiększanie Przesuniecie Napięci wysunięcia) -- [mm] (zmniejszanie Przesuniecie Napięci wysunięcia) [V] [mm] (zmniejszanie Przesuniecie Napięci wysunięcia) [V] [mm] (zmniejszanie Napięci wysunięcia [V] [mm] [V] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Zadane Zadane 4 Tabela II Wzorcowanie czujnika przemieszczeń o zakresie 30 mm Przesuniecie L.p. (zwiększanie Przesuniecie Napięci wysunięcia) -- [mm] (zmniejszanie Przesuniecie Napięci wysunięcia) [V] [mm] (zmniejszanie Przesuniecie Napięci wysunięcia) [V] [mm] (zmniejszanie Napięci wysunięcia [V] [mm] [V] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Zadane Zadane 5