WŁASNOŚCI DYNAMICZNE PRZETWORNIKÓW POMIAROWYCH

POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA
WYDZIAŁ INśYNIERII MECHANICZNEJ I INFORMATYKI
Instytut Maszyn Cieplnych
Laboratorium: Miernictwo i Systemy Pomiarowe
Ćwiczenie nr 4
Imię i nazwisko
Rok
Grupa
...................................................... ...........
.............
Dynamika przetwornika
Data wykonania
Podpis
Ocena
pomiarowego
........................
..........................
......................................................
A. Przetwornik I rzędu
Cel ćwiczenia: zbadanie własności dynamicznych przetwornika pomiarowego I-go rzędu –
wyznaczenie stałych czasowych czujników temperatury o róŜnych wartościach bezwładności
cieplnej.
Rys. 1 Schemat stanowiska do badania własności dynamicznych przetwornika I-go rzędu.
I.
1.
2.
3.
4.
Przygotowanie stanowiska do przeprowadzenia ćwiczenia
Zestawić układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 1.
Ustawić temperaturę zadaną termostatu na ok. 80oC .
Włączyć miernik temperatury – włączyć zasilanie.
Włączyć komputer oraz uruchomić program „RejTemperatury.exe”.
II. Przebieg ćwiczenia
1. Ustawić czas rejestracji na 120 s;
2. Zarejestrować charakterystykę nagrzewania czujnika temperatury. W tym celu naleŜy:
- uruchomić rejestrację, a następnie szybkim ruchem zanurzyć czujnik temperatury w
gorącej wodzie w naczyniu podgrzewającym;
- po zakończeniu rejestracji zapisać wyniki rejestracji w pliku tekstowym (przycisk: Zapis)
oraz zapisać kopie ekranu w pliku graficznym (przycisk: RysBMP);
3. Zarejestrować charakterystykę chłodzenia czujnika temperatury. W tym celu naleŜy:
- uruchomić rejestrację, a następnie po wyjęciu czujnika temperatury z gorącej wody
szybkim ruchem zanurzyć go w naczyniu z wodą o temperaturze pokojowej;
1
- po zakończeniu rejestracji zapisać wyniki rejestracji w pliku tekstowym (przycisk: Zapis)
oraz zapisać kopię ekranu w pliku graficznym (przycisk: RysBMP);
- Powtórzyć pomiary opisane w punktach 2 i 3 dla czujnika temperatury z dodatkowymi
osłonami z róŜnych materiałów. Podczas pomiarów dla czujnika wyposaŜonego w
dodatkowe osłony moŜe zaistnieć potrzeba zwiększenia czasu rejestracji.
4. Przycisk „Odczyt” pozwala na wczytanie z pliku tekstowego danych z wcześniej wykonanych
pomiarów – program pozwala na wczytanie 6 róŜnych przebiegów temperatury, które
wyświetlane są na wspólnym wykresie – wraz z ich opisem w postaci nazw plików z danymi.
III. Opracowanie wyników pomiarów
1. Przedstawić graficznie charakterystyki nagrzewania i chłodzenia (sporządzone na podstawie
wyników rejestracji zapisanych w plikach tekstowych lub wydrukowane kopie ekranu – pliki z
rozszerzeniem „bmp”);
2. Dla kaŜdej ze sporządzonych charakterystyk wyznaczyć stałą czasową czujnika temperatury.
3. Sformułować i przedstawić wnioski.
Przykładowe obliczenia
100
90
80
T [oC]
70
60
50
40
30
20
10
0
50
100
150
200
250
t [s]
2
B. Przetwornik II rzędu
Cel ćwiczenia: zbadanie własności dynamicznych przetwornika II-go rzędu (wzbudnika drgań) –
wyznaczenie charakterystyki częstotliwościowej oraz pasma przenoszenia tego przetwornika.
Czujnik
drgań
Częstościomierz
f [Hz]
Generator
Wzbudnik
drgań
Miernik
drgań A [m/s2]
Rys. 2. Schemat stanowiska do badania własności dynamicznych przetwornika II-go rzędu.
IV. Przygotowanie stanowiska do przeprowadzenia ćwiczenia
1. Zestawić układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 2.
2. Ustawić miernik drgań na pomiar wartości skutecznej przyspieszeń.
3. W generatorze wybrać sinusoidalny rodzaj sygnału, jego częstotliwość f nastawić na 25 Hz.
4. Amplitudę generowanego sygnału (wychylenie wskazówki wzmacniacza sygnału) podczas
pomiarów utrzymywać na stałym poziomie.
V. Przebieg ćwiczenia
1. Zmieniając częstotliwość f generowanego sygnału w zakresie od: 25 ÷ 60 Hz odczytywać
wartość mierzonych przyspieszeń A. Pomiary wykonywać z krokiem co 5 Hz – w pobliŜu
częstotliwości rezonansowej (amplituda sygnału gwałtownie wzrasta) zmniejszyć krok
wykonywania pomiarów w celu określenia częstotliwości rezonansu.
2. Pomiary powtórzyć trzykrotnie. Wyniki pomiarów zanotować w tablicy nr 1.
Tablica nr 1. Zestawienie wyników pomiarów.
Pomiar nr: 1
Pomiar nr: 2
f
A1
A2
2
[ Hz ]
[ m/s ]
[ m/s2 ]
Pomiar nr: 3
A3
[ m/s2 ]
Wartość średnia
A
[ m/s2 ]
3
VI. Opracowanie wyników pomiarów
1. Na podstawie otrzymanych wyników obliczyć wartości średnie przyspieszenia dla kaŜdej
częstotliwości.
2. Otrzymane wyniki zilustrować graficzne sporządzając następujące zaleŜność przyspieszenia A
w funkcji częstotliwości f.
3. Na otrzymanym wykresie zaznaczyć częstotliwość rezonansową oraz pasmo przenoszenia
czujnika drgań.
4. Sformułować i przedstawić wnioski.
24
20
A [m/s2]
16
12
8
4
0
0
10
20
30
40
50
60
70
f [Hz]
Wnioski:
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
...............................................................................
4