Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно-оптическ...
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.
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.
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.
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.