Міністерство освіти І науки України

Вид материала

Документы

Содержание 1 Загальні положення 2 Мета та задачі дисциплiни 3. Об’єм і структура курсу 4. Тематичний змiст дисциплiни Головні терміни. Методи досліджень. Класифікація приладів Сучасна вимірювальна техніка. Загальні принципи вимірювання Тензомертія. Загальні поняття. Принципи здійснення Загальі схеми розташуання тензорезисторів на поверхнях сенсорних приладів Загальні схеми конструкцій сенсорних пристроів для вимірювання сил та моментів Загальні схеми конструкцій та принципи дії датчиків пересуання, швидкості і прискорення Загальні схеми конструкцій та принципи дії датчиків вимірювання електричних систем і температури Теплові та звукові датчики Загальні схеми конструкцій та принципи дії датчиків тиску Загальні схеми конструкцій та принципи дії ємнісних та фотопружніх датчиків Експериментальні дослідження. Класифікація експериментів. Модель технічної системи Планування проведення експерименту 4.2 Перелік тем лабораторних занять 5. Самостiйна робота студентiв 6. Список рекомендованої літератури

Подобный материал:

• Міністерство освіти І науки України Департамент міжнародного співробітництва та європейської, 39kb.
• Міністерство освіти І науки україни міністерство економіки україни міністерство фінансів, 18.39kb.
• Міністерство освіти І науки україни донецький обласний центр туризму та краєзнавства, 189.44kb.
• Міністерство освіти І науки україни, 335.34kb.
• Міністерство освіти І науки україни, 283.15kb.
• Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни, 59.16kb.
• Міністерство освіти І науки україни, 32.42kb.
• Міністерство освіти І науки, молоді та спорту України, 61.58kb.
• Міністерство освіти І науки україни положенн я про організацію фізичного виховання, 306.47kb.
• Міністерство освіти І науки україни інститут інноваційних технологій І змісту освіти, 43.77kb.

Міністерство освіти і науки України

Донецький національний технічний університет


Кафедра “Технологія машинобудування”


Методичні вказівки


Для вивчання курсу

«Сенсори і вимірювальна техніка»

(для студентів специалізації «Мехатроніка» спеціальністі 7.090.203 «Металлорізальні верстати і системи»)

	Затверждено на засідані кафедри
	«Технологія машинобудування»
	Протокол № 18 від 03. 07. 2006 р.
	Рекомендовано к виданню навчально-видавницькою радою ДонНТУ, протокол №
	від 2006 р.

Донецьк – 2006

УДК 621.75.008

Методичні вказівки для вивчання курсу «Сенсори і вимірювальна техніка» (для студентів специалізації «Мехатроніка» спеціальності 7.090.203 «Металорізальні верстати і системи»)/ І.О.Горобець – Донецьк: ДонНТУ, 2006 - 10 с.


Наведено мета, задачі курсу «Сенсори і вимірювальна техніка», перелік тем лекційних, практичних і самостійних занять та їх зміст. Розглянуто розподiл годин по темам та видам занять. Надано перелік посилань і питання для самоконтролю.

Методичні вказівки призначені для вивчання курсу «Сенсори і вимірювальна техніка» для студентів специалізації «Мехатроніка» спеціальності 7.090.203 «Металорізальні верстати і системи».

Складач:	Горобець І.О., проф.
Відповідальний за випуск	Михайлов О.М., проф., зав. кафедрою
Рецензент	Деркач О.В., доц.

© Донецький національний технічний університет, 2006


1 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ


Робоча програма дисципліни "Сенсори і вимірювальна техніка" - загальний документ, який охоплює усі види навчального навантаження студентів протягом вивчення курсу i віддзеркалює загальні методичні установлення кафедри.

Програма складена на підставі навчального плану підготовки бакалаврів з напрямку підготовки 6.090203 “Металорізальні верстати та інструменти ”0202 “Інженерна механіка” для спеціалізації “Мехатроніка” , освітньо-професійній програми вищої освіти, рекомендованої Інститутом змісту і навчання, програми дисципліни “Технологія автоматизованого машинобудування“, затвердженої навчально-методичним управлінням по вищої освіті м. Москва, 20.06.1984.

В програмі змінена послідовність вивчення тем, а по декільком з них збільшено об'єм матеріалу.


2 МЕТА ТА ЗАДАЧІ ДИСЦИПЛIНИ


Мета курсу ”Сенсори і вимірювальна техніка” є надання студентам сучасних знань в галузі сучасного машино- і приборобудування в ринкових умовах інтенсивних форм її розвитку.

Задача дисципліни є формування у студентів комплексу знань про загальні закономірності та тенденції розвитку сучасного виробництва сенсорних пристроїв, суть взаємопов'язаних етапів проектування сенсорних пристроїв, склад і призначення основних елементів сучасних сенсорних приладів; оволодіння студентами методами проектування сенсорів будь-якого типа та їх розрахунку.

Внаслідок вивчення дисципліни студент повинен:

ЗНАТИ необхідність використання і місце сенсорних приладів у мехатроних виробах, функціональні схеми вимірювальних ланцюгів, і типи сенсорної техніки. Загальні методи зйому інформації з вузлів виробів і засоби її передач користовачу.

ВМІТИ пояснювати доцільність використання типів сенсорів у мехатроних приладах, розробляти схеми конструкцій потрібних сенсорних пристроїв. Планувати проведення вимірювань і володіти загальними засобами їх обробки.


3. ОБ’ЄМ І СТРУКТУРА КУРСУ


Загальний об’єм курсу становить 108 годин, з яких аудиторна робота займає 64 години, в тому складі: лекцiї - 36 години; лабораторні заняття – 36 години; самостійна робота - 36 годин. Розподіл годин по темам та видам занять представлений в таблиці 3.1.


Таблиця 3.1 - Розподiл годин по темам та видам занять

№№ пп/п	Найменування теми	Загаль- на кiль- кiсть годин	Кiльк. годин ауд. занять
			усього	лекцiй	лабораторних	СРС
1	2	3	4	5	6	7
11	Вступ. Предмет курсу. Місце вимірювальних пристроїв у мехатроних приладах	2	2	2	-	-
2	Головні терміни. Методи досліджень. Класифікація.	4	2	2	-	2
3	Сучасна вимірювальна техніка. Загальні принципи фіксації результатів вимірювання.	12	6	2	4	6
2 4	Тензомертія. Загальні поняття. Принципи здійснення.	12	8	4	4	4
3 5	Загальі схеми розташуання тензорезисторів на поверхнях сенсорних приладів.	8	6	4	2	2
4 6	Загальні схеми конструкцій сенсорних пристроів для вимірювання сил та моментів.	22	14	4	10	8
5 7	Загальні схеми конструкцій та принципи дії датчиків пересуання, швидкості і прискорення .	8	6	2	4	2
6 8	Загальні схеми конструкцій та принципи дії датчиків вимірювання електричних сил і температури.	6	6	2	4	2
	2	3	4	5	6	7
9	Загальні схеми конструкцій та принципи дії датчиків тиску.	6	4	2	2	2
10	Теплові та звукові датчики	4	3	1	2	1
11	Загальні схеми конструкцій та принципи дії ємнісних та фотопружніх датчиків.	4	3	1	2	1
12	Класифікація експериментів. Модель технічної системи	16	10	6	2	4
13	Планування проведення експерименту	10	6	4	2	6
	Усього	108	72	36	36	36

4. ТЕМАТИЧНИЙ ЗМIСТ ДИСЦИПЛIНИ


4.1 Перелiк тем лекцiйних занять та їх змiст

1. Вступ. Предмет курсу
   

Сучасні світові мехатроні вироби і місце вимірювальних пристроїв у цих приладах. Засоби вирішення питань зйому інформації у мехатроніці. Застосування сучасних методів зйому технічної інформації, матеріалів і засобів їх перетворення у виробах сенсорної техніки вимірюючих та мехатроних виробів.

2. Головні терміни. Методи досліджень. Класифікація приладів
   

Основи проведення експериментальних досліджень. Мета і задачі посліджень складових мехатроних виробів. Наукові методи досліджень. Моделювання. Класифукація моделей. Загальна послiдовнiсть виконання досліджень.

3. Сучасна вимірювальна техніка. Загальні принципи вимірювання
   

Загальні вимоги до вимірювальних систем. Функціональна схема вимірюючих пристроїв. Загальні методи зйому технічної інформації. Особливості роботи світловипромінювального осцилографу, накопичувачу інформації, цифрових лічильників.

4. Тензомертія. Загальні поняття. Принципи здійснення
   

Тензометрія. Загальні методи тензометрії. Тензорезистори, принципи вимірювання, їх склад та особливості схем конструкції. Сучасні матеріали для виготовлення елементів тензорезисторів. Тензометричні вимірювальні мости постійного струму.

5. Загальі схеми розташуання тензорезисторів на поверхнях сенсорних приладів
   

Особливості схем розташування тензорезисторів на поверхнях сенсорів для фіксації деформування стиску, загибу, обертання. Схеми конструкцій сенсорів сили та обертаючого моменту і особливості розташування на їх поверхнях тензорезисторів. Диференційна та тандем-деференційна схеми роботи тензорезисторів сенсорів для різних умов зняття технічної інформації.

6. Загальні схеми конструкцій сенсорних пристроів для вимірювання сил та моментів
   

Особливості схем конструкцій сенсорів для вимірювання обертаючого моменту приладів механізмів. Сенсори для вимірювання одно-, двох-, трьохкомпонент зусілля. Имірювання шости компонентним сенсором. Загальні положення і особливості конструкцій пьєзоелектричних сенсорів. Засоби для передачі технічної інформації вимірюючим пристроям. Схеми конструкцій та особливості роботи струмозйомних пристроїв.

7. Загальні схеми конструкцій та принципи дії датчиків пересуання, швидкості і прискорення
   

Загальні схеми конструкції та принципи дії сенсорів переміщення, швидкості і прискорення. Сенсори балочного типу, потенціометричні , генераторні датчики кутової швидкості і переміщення. Індукційні сенсори швидкості, схеми конструкцій датчиків прискорення.

8. Загальні схеми конструкцій та принципи дії датчиків вимірювання електричних систем і температури
   

Загальні схеми конструкції та принципи дії сенсорів для вимірювання струму, сили струму і потужності. Схеми підключення сенсорів. Датчики Хола. Схеми вимірювання швидкості обертання електричного двигуна. Схеми конструкцій імпульсних сенсорів для вимірювання швидкості обертання електричного двигуна. Теплові датчики.

9. Теплові та звукові датчики
   

Принципи роботи теплових і звукових датчиків. Загальні схеми конструкцій біметалевих сенсорів. Позистори, термістори, термопари. Мікрофонні сенсори.

10. Загальні схеми конструкцій та принципи дії датчиків тиску
    

Загальні методи вимірювання тиску газу і рідини та їх реалізація в схемах конструкцій сенсорів. Особливості схем конструкцій сенсорів мембраного, циліндричного типів, датчиків з трубкою Бурдона.

11. Загальні схеми конструкцій та принципи дії ємнісних та фотопружніх датчиків
    

Особливості схем конструкцій ємністних сенсорів площино-паралельного, коаксіального, балкового і сітчастого типів. Ємнісні датчики рівня, сенсори мембраного типу. Фотопружні сенсори. Принцип роботи та загальні схеми фотопружніх сенсорів. Матеріал для виготовлення фотопружніх датчиків. Особливості розташування датчиків на пверхнях виробів.

12. Експериментальні дослідження. Класифікація експериментів. Модель технічної системи
    

Загальні положення що до експериментальних досліджень машин. Загальні вимоги до проведення експерименту. Умови проведення досліджень. Необхідна кількість дослідів. Модель технічної системи.

13. Планування проведення експерименту
    

Мета планування експериментальних досліджень. Матриця планування. Повнофакторний і дрібнофакторний експеримент.


4.2 Перелік тем лабораторних занять

1. Особливості конструкції і принципи дії сучасної вимірювальної техніки.
   
2. Тензометричні резистори. Особливості конструкції, розташування на поверхні сенсора, схем підключення.
   
3. Розробка схеми і розрахунок конструкціх датчиків сили, переміщення і обертаючих моментів.
   
4. Пьєзоелектричні датчики.
   
5. Щсобливості конструкції датчиків переміщення, швидкості і прискорення.
   
6. Датчики електричного струму. Конструкція, схеми підключення.
   
7. Типи і особливості конструкції теплових сенсорів.
   
8. Загальні типи і конструктивні особливості звукових сенсорів.
   
9. Експериментальні дослідження. Планування проведення експерименту.
   

5. САМОСТIЙНА РОБОТА СТУДЕНТIВ


Самостiйна робота студентiв передбачає:

- систематичне вiдвiдування аудиторних занять, ведення конспекту лекцiй,

• регулярне вивчення лекцiйного матерiалу та рекомендованої навчальної лiтератури;
  
• написання реферату по тематиці, вказаної викладачем.
  

Самостiйна робота студентiв та якість засвоєння навчального матеріалу перевiрюється пiд час поточного контролю на аудиторних заняттях, а також під час заліку.


6. Список рекомендованої літератури

1. Болтян А.В., Горобец И.А.Теория инженерных исследований- Донецк, ДонНТУ, 2004 - 143с.
   
2. Г.А. Хайліс, Д.М. Коновалюк. Основи проектування і дослідження сільскогосподарчих машин.-К.: НМК ВО, 1992- 320с.
   
3. Тензометрия в машиностроении. Справочное пособие. Под ред. Р.А.Макарова - М.: Машиностроение, 1975,-288с.
   
4. Пректирование датчиков для измерения механических величин/ Под ред. Е.П.Осадчего - М.:Машиностроение, 1979 - 480с.
   
5. Аппаратура и методы исследования горных машин. Альшиц Я.И. И др. - М.: Недра, 1969 - 216с.
   

Додаток

Питання для самостійного контролю

1. Перелічити основні етапи виконання науково-дослідної роботи.
   
2. Указати методи досліджень.
   
3. Класифікація моделей.
   
4. Привести елементи схеми виміру фізичних величин.
   
5. Для чого використовуються тензометричні датчики?
   
6. Цілі тензометричних досліджень.
   
7. Методи тензометрії.
   
8. Пояснити принцип дії тензорезистора.
   
9. Привести типи тензорезисторів.
   
10. Указати достоїнства й недоліки дротових тензорезисторів.
    
11. Указати достоїнства й недоліки напівпровідникових тензорезисторів.
    
12. Для чого в схему вимірювального моста вводять змінний резистор?
    
13. Указати схему розташування тензорезисторів для виміру деформацій розтягання.
    
14. Указати схему розташування тензорезисторів для виміру деформацій вигину.
    
15. Указати схему розташування тензорезисторів для виміру деформацій крутіння.
    
16. Типи матеріалу з якого виготовляються датчики.
    
17. Указати основні форми датчиків зусиль і переміщень.
    
18. Способи виміру сил.
    
19. Схеми конструкції датчиків сил розтягання.
    
20. Схеми конструкції датчиків консольного типу.
    
21. Схеми конструкції датчиків сил П- образного типу.
    
22. Указати схему розташування тензорезисторів для виміру деформацій крутіння.
    
23. Указати схему перетворювача обертання.
    
24. Схеми з'єднання потенциометричних датчиків.
    
25. Схема генераторного датчика кутової швидкості.
    
26. Схеми конструкцій індукційних датчиків.
    
27. Принцип дії інерційних датчиків?
    
28. Показники роботи електродвигунів?
    
29. Що характеризують миттєві параметри U, І, N, S ?
    
30. Яким способом вимірюють миттєві значення електричних параметрів?
    
31. Яким способом вимірюють середні значення електричних параметрів?
    
32. У яких перетворювачах і для чого використовують ефект Холу?
    
33. Способи вимірювання частоти обертання електродвигуна?
    
34. Якими датчиками можна виміряти тиск у гідо- і пневмомережі?
    
35. Принцип дії датчиків для вимірювання тиску мережі?
    
36. Типи ємнісних датчиків
    
37. Місце й схеми використання ємнісних датчиків.
    
38. Конструкція фотопружніх датчиків
    
39. Матеріал виготовлення фотопружніх датчиків.
    
40. Принцип дії фотопружніх датчиків.
    
41. Особливості конструкції світлопроміневого осцилографа
    
42. Гальванометри осцилографів.
    
43. Промислові магнітофони й цифрова техніка для ведення експериментальних досліджень.