Geum.ru

Информация о готовой работе

Бесплатная студенческая работ № 3769

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по курсу "Основы метрологии и измерительной техники".

Факультет автоматики и вычислительной техники Кафедра "Электронно- вычислительная аппаратура

Москва - 1998

Изучение и исследование средств измерений электрических и неэлектрических величин.

Методические указания к лабораторным работам являются составной частью программы по дисциплине "Основы метрологии и измерительной техники " , изучаемой студентами 2-го курса специальности 2101 - ЭВМ. системы , комплексы и сети.

Лабораторные работы выполняются в объеме 18 часов.

Основным содержанием лабораторных работ является получение практических навыков работы с современными измерительными приборами, изучение методик определения основных метрологических характеристик измерительных преобразователей и построение алгоритмов практического применения преобразователей в системах с электронно-вычислительной аппаратурой.

Часть 2-3. Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно- оптических датчиков перемещений.

1.Цель работы, ее краткое содержание. Целью данной работы является освоение методик определения основных метрологических и эксплуатационных характеристик первичных измерительных преобразователей информации на примере бесконтактного волоконно- оптического датчика перемещений , а также разработка алгоритма адаптации в системы ,содержащие средства вычислительной техники.

2.Теоретические сведения. Исследуемый в лабораторной работе бесконтактный волоконно-оптический преобразователь перемещений представляет собой систему состоящую из источника излучения ,примо- предающего волоконно- оптического канала и фотоприемника. Здесь поток излучения от источника 1 вводится в предающий световод 2 и на его выходе формируется расходящийся поток излучения в виде конуса, ограниченного апертурой оптических волокон. При падении потока на поверхность объекта часть его отражается и попадает в приемный световод 3 ,проходит по нему в фотоприемник 4, где преобразуется в электрический сигнал. Если изменять расстояние между торцом приемо- предающего световода от нуля , то премещение и выходной ток фотоприемника связаны зависимостью , показанной на рисунке 2.

Рис.1 Схема волконно-оптического Рис2 Типичная зависимость датчика.

Зависимость имеет восходящий участок, обусловленный увеличением потока, попадающего в приемный световод, участок максимума ,где наступает равновесие между потоком, входящим в приемный канал и выходящим за его пределы и падающий участок , где преобладает поток ,выходящий за границу приемного световода. На характеристике видны два квазилинейных участка из которых могут быть сформированы функции преобразования ВОД , являющиеся основной метрологической характеристикой. Наиболее часто для преобразования перемещения в электрический сигнал используется восходящий участок , гду крутизна существенно больше.

Преобразователи такого типа , получившие применение для бесконтактного преобразования перемещений в электрический сигнал в сложных условиях окружающей среды , имеют индивидуальные функции преобразования и для каждого экземпляра определяются отдельно. Функция преобразования на восходящем участке с достаточной степенью точности можно апроксимировать полиномом третьей степени:

Коэффициенты определяются из соотношений:

А =

А =

А =

А =

где- = 0,1... - номер экспериментальной точки функции преобразования; - число полученных значений функции преобразования ; А -отклик ВОД при - ом значении входного параметра; х - приращение входного параметра. Положение начальной установки датчика относительно отражающей поверхности определяется точкой перегиба функции . 3. Оборудование лабораторного стенда При проведении экспериментальных исследований в данной работе используется следующее оборудование: осциллограф, цифровой вольтметр, специальный штатив с возможностью контроля перемещений ,волоконно-оптический датчик. Питание волоконно-оптического датчика осуществляется от централизованного источника питания. 4. Методика проведения работы.

  1. Изучить описание проведения лабораторной работы.
  2. Подготовить измерительную установку к работе. Для этого необходимо:

включить питание датчика, включить измерительные приборы и дать им прогреться в течении 15 мин.; установить терец световода над исследуемым участком отражающей поверхности; подключить выход ВОД ко входу цифрового вольтметра. 3. Снять и построить функцию преобразования ВОД . Для этого необходимо: -отвести общий торец световода с помощью микрометричекой пары до положения, когда на вольтметре появится максимальное значение напряжения: -подводя общий торец световода к отражающей поверхности через каждые 500 мкм зафиксировать и записать значения показаний вольтметра; -определить примерное положение точки перегиба функции преобразования как

-установить преобразователь в положение соответствующее этой точке по показанию вольтметра; -отводя датчик вверх и вниз от точки перегиба снять показания вольтметра через каждые 500 мкм; -повторить эти действия 10 раз, данные занести в таблицу. 4. По данным экспериментального исследования построить функцию преобразования по средним значениям экспериментальных точек. 5. По этим же данным определить: -максимальное значение доверительного интервала для Р=0,95 ,используя таблицы Стьюдента: -гистограмму распределения погрешностей. 6.Построить алгоритм и вычислить коэффициенты апроксимирующего полинома. 7. Провести исследование влияния одного из дестабилизирующих факторов по указанию преподавателя. 5. Требование к отчету по выполненной работе. В отчет по лабораторной работе необходимо включить:

  1. Цель работы.
  2. Структурную схему определения параметров ВОД.
  3. Протоколы измерений.
  4. Графические зависимости.
  5. Алгоритм расчета и величины коэффициентов апроксимирующей функции.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по курсу "Основы метрологии и измерительной техники".

Факультет автоматики и вычислительной техники Кафедра "Электронно- вычислительная аппаратура

Москва - 1998

Изучение и исследование средств измерений электрических и неэлектрических величин.

Методические указания к лабораторным работам являются составной частью программы по дисциплине "Основы метрологии и измерительной техники " , изучаемой студентами 2-го курса специальности 2101 - ЭВМ. системы , комплексы и сети.

Лабораторные работы выполняются в объеме 18 часов.

Основным содержанием лабораторных работ является получение практических навыков работы с современными измерительными приборами, изучение методик определения основных метрологических характеристик измерительных преобразователей и построение алгоритмов практического применения преобразователей в системах с электронно-вычислительной аппаратурой.

Часть 2-3. Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно- оптических датчиков перемещений.

1.Цель работы, ее краткое содержание. Целью данной работы является освоение методик определения основных метрологических и эксплуатационных характеристик первичных измерительных преобразователей информации на примере бесконтактного волоконно- оптического датчика перемещений , а также разработка алгоритма адаптации в системы ,содержащие средства вычислительной техники.

2.Теоретические сведения. Исследуемый в лабораторной работе бесконтактный волоконно-оптический преобразователь перемещений представляет собой систему состоящую из источника излучения ,примо- предающего волоконно- оптического канала и фотоприемника. Здесь поток излучения от источника 1 вводится в предающий световод 2 и на его выходе формируется расходящийся поток излучения в виде конуса, ограниченного апертурой оптических волокон. При падении потока на поверхность объекта часть его отражается и попадает в приемный световод 3 ,проходит по нему в фотоприемник 4, где преобразуется в электрический сигнал. Если изменять расстояние между торцом приемо- предающего световода от нуля , то премещение и выходной ток фотоприемника связаны зависимостью , показанной на рисунке 2.

Рис.1 Схема волконно-оптического Рис2 Типичная зависимость датчика.

Зависимость имеет восходящий участок, обусловленный увеличением потока, попадающего в приемный световод, участок максимума ,где наступает равновесие между потоком, входящим в приемный канал и выходящим за его пределы и падающий участок , где преобладает поток ,выходящий за границу приемного световода. На характеристике видны два квазилинейных участка из которых могут быть сформированы функции преобразования ВОД , являющиеся основной метрологической характеристикой. Наиболее часто для преобразования перемещения в электрический сигнал используется восходящий участок , гду крутизна существенно больше.

Преобразователи такого типа , получившие применение для бесконтактного преобразования перемещений в электрический сигнал в сложных условиях окружающей среды , имеют индивидуальные функции преобразования и для каждого экземпляра определяются отдельно. Функция преобразования на восходящем участке с достаточной степенью точности можно апроксимировать полиномом третьей степени:

Коэффициенты определяются из соотношений:

А =

А =

А =

А =

где- = 0,1... - номер экспериментальной точки функции преобразования; - число полученных значений функции преобразования ; А -отклик ВОД при - ом значении входного параметра; х - приращение входного параметра. Положение начальной установки датчика относительно отражающей поверхности определяется точкой перегиба функции . 3. Оборудование лабораторного стенда При проведении экспериментальных исследований в данной работе используется следующее оборудование: осциллограф, цифровой вольтметр, специальный штатив с возможностью контроля перемещений ,волоконно-оптический датчик. Питание волоконно-оптического датчика осуществляется от централизованного источника питания. 4. Методика проведения работы.

  1. Изучить описание проведения лабораторной работы.
  2. Подготовить измерительную установку к работе. Для этого необходимо:

включить питание датчика, включить измерительные приборы и дать им прогреться в течении 15 мин.; установить терец световода над исследуемым участком отражающей поверхности; подключить выход ВОД ко входу цифрового вольтметра. 3. Снять и построить функцию преобразования ВОД . Для этого необходимо: -отвести общий торец световода с помощью микрометричекой пары до положения, когда на вольтметре появится максимальное значение напряжения: -подводя общий торец световода к отражающей поверхности через каждые 500 мкм зафиксировать и записать значения показаний вольтметра; -определить примерное положение точки перегиба функции преобразования как

-установить преобразователь в положение соответствующее этой точке по показанию вольтметра; -отводя датчик вверх и вниз от точки перегиба снять показания вольтметра через каждые 500 мкм; -повторить эти действия 10 раз, данные занести в таблицу. 4. По данным экспериментального исследования построить функцию преобразования по средним значениям экспериментальных точек. 5. По этим же данным определить: -максимальное значение доверительного интервала для Р=0,95 ,используя таблицы Стьюдента: -гистограмму распределения погрешностей. 6.Построить алгоритм и вычислить коэффициенты апроксимирующего полинома. 7. Провести исследование влияния одного из дестабилизирующих факторов по указанию преподавателя. 5. Требование к отчету по выполненной работе. В отчет по лабораторной работе необходимо включить:

  1. Цель работы.
  2. Структурную схему определения параметров ВОД.
  3. Протоколы измерений.
  4. Графические зависимости.
  5. Алгоритм расчета и величины коэффициентов апроксимирующей функции.

Государственный комитет РФ по высшему образованию Московский государственный институт электроники и математики

Кафедра ЭВА

Лабораторная работа по курсу "Метрология и измерительная техника" Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно-оптических датчиков перемещений.

Выполнили студенты группы С-45 Голышевский А. Костарев В. Куприянов Ю. Сапунов Г.

Преподаватель Зак Е.А.

Москва 1998 Цель работы: Освоение методик определения основных метрологических и эксплуатационных характеристик первичных измерительных преобразователей информации на примере бесконтактного волоконно-оптического датчика перемещений. Используемое оборудование: волоконно-оптический датчик перемещения, специальный штатив с возможностью контроля перемещений, цифровой вольтметр, микрометрический винт, четыре различных типа поверхности. Алгоритм получения результатов. Волоконно-оптический датчик подключают к цифровому вольтметру. Часть 1. Нахождение функции преобразования. Изменяя расстояние между датчиком и поверхностью, находим положение датчика, при котором напряжение на выходе датчика будет максимальным. Находим точку перегиба функции преобразования. Для этого измеряем напряжение в нескольких точках при x<xmax, находим, на каком интервале самое большое изменение показаний вольтметра. Точка перегиба - внутри этого интервала. Расстояние до xmax, мкмПоказания вольтметра, ВРазность соседних показаний, В 0 -300 -600 -900 -1200 -1500 -1800 Дальнейшие измерения расстояния будут вестись относительно точки х0, соответствующей напряжению ( + )/2 = В Находим напряжение в 10 точках, в две стороны от х0н с шагом 100 мкм. Измерение в каждой точке производится 6 раз. Результаты измерений и средние значения x, мкмU, BUср, В -5000,240,240,240,240,240,240,24 -4000,380,370,370,360,370,370,37 -3000,560,560,560,550,560,560,558333 -2000,80,790,790,780,790,790,79 -1001,061,041,051,041,051,051,048333 01,361,361,341,331,341,341,345 1001,641,721,681,621,621,631,651667 20022,0121,91,91,951,96 3002,252,32,262,22,192,22,233333 4002,52,552,522,472,452,462,491667 5002,772,742,732,662,662,692,708333 Для каждого расстояния находим среднеквадратическое отклонение, относительную погрешность и доверительный интервал. Расчет погрешностей x, мкмСреднеквадр. отклонениеОтносительная погрешностьДоверительный интервал -50000,00%0,000000 -4000,0063245551,71%0,016444 -3000,0040824830,73%0,010614 -2000,0063245550,80%0,016444 -1000,0075277270,72%0,019572 00,0122474490,91%0,031843 1000,0402077942,43%0,104540 2000,0509901952,60%0,132575 3000,0436653941,96%0,113530 4000,0386867761,55%0,100586 5000,0453504871,67%0,117911

По средним значениям напряжения и с учетом доверительного интервала строим график функции преобразования датчика: График можно аппроксимировать кубическим полиномом ,где коэффициенты определяются по формулам:

???: j= 0,1... - ??н??? ???н??н??н???н????н??? ???н?? ????н??? ???н??н??н??н??н???; n - ???н?? ??н??н???н??? ???н??н??? ????н??? ???н??н??н??н??н??? (n=11); Aj - ??н???? ??? ??? j-?? ???н??н??? ????н??н?? ??н??н???н??; DD?i - ???н??н??н??? ????н??н?? ??н??н???н?? (DD?i=0,1 ??).

Часть 2. Исследование влияния условий (типа поверхности) на функцию преобразования. Измерения производятся для четырех типов поверхности: белая бумага, черная бумага и текстолит с двух сторон. Измеряем напряжение на выходе датчика в точках от x=0 до значения, при котором напряжение будет максимальным, с шагом 200 мкм. x, мкмТип поверхности отражающаябелаячернаятекстолит 00,370,530,0480,35 2000,430,650,1270,35 4000,470,820,1450,355 6000,5751,020,1730,36 8000,71,240,1870,365 10000,891,440,20,372 12001,2451,660,2030,38 14001,621,80,210,38 16001,91,870,210,38 18002,151,930,2050,385 20002,41,950,20,38 22002,51,940,190,375 24002,481,930,180,37 26002,471,92

Часть 3. Выводы. ??н??н?? ??н??н???н??-??н??н??н???н?? ???н??н?? ??н??н??? ?? ??н????н??? ??н????н??н??? ??н??н??? ???н???н??, ?? ??н??н??н??н??н?? ??н??н??н??? ? ???н??н?? ???н???н??н??? ???н?? ??? ??н??н??н??? ?? ??н????н??н???. ????н??? ???н??н??н??н??н??? ???н??н?? ??н??н??н??н???н?? ??? ??н?н??н?? ??н??н??н??? ???н??? - ??н????н?????. ???н??? (???н??) ??н??н??н?? ???н??н?? ??н???н??н??н???н?? ??н??н??н??н??н?? ???н???н??н??н?? ???н?? ?? ??н????н??н???, ? ???? ??н???н?? - ??н??н??н??н??н??? ??н??н??н??? ???н??. ???н??? ??н???н??н??н??н??н?? ???н??? ??н???н??н??н?? ????н??? ?? ???н???. ??н????н????? (??н??н???н???) ???н??н???н?? ??? ??н??н??н??н?? ??н????н??н?? 5 ???. ? ??н????н????? ?????н???н?? - ?? ???н??? ???н?? ??н??? ??н??н???, ?? ???? ??? ??н??н??н??н?? ? ??н???н??н??н???? ???н???н??? ??? ??н???н??н?? ?? 0,05 ????н??. ?????н???? ??н??н??н?? ???н?? ? ??н??н??н??? ???н??н??н??, ?? ???н???н??? ??н????н????? ??-?? ??н???н???н??н?? ??н??н??н??? ??н??н??н??? ? ???н??? ???н??? ???н??н???? ??н??.

Вы можете приобрести готовую работу

Альтернатива - заказ совершенно новой работы?

Вы можете запросить данные о готовой работе и получить ее в сокращенном виде для ознакомления. Если готовая работа не подходит, то закажите новую работуэто лучший вариант, так как при этом могут быть учтены самые различные особенности, применена более актуальная информация и аналитические данные