Ознакомление с устройством и характеристиками индуктивного, трансформаторного, емкостного и цифрового измерительных преобразователей

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ  АВТОМАТИКИ  И  ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ   ТЕХНИКИ

Дисциплина  «Физические основы измерения»

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА  № 1

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Группа: АИ-52

Студент: Карауш Артем                        

Кильмухаметов Ринат

Преподаватель: Гусев Виктор Павлович

Новосибирск, 2008

1. Цель работы.

Ознакомиться с устройством и характеристиками индуктивного, трансформаторного, емкостного и цифрового измерительных преобразователей(ИП) линейных и угловых перемещений. Получить практические навыки использования этих преобразователей.

2. Выполнение работы.

2.1. Исследование зависимости изменения индуктивности обмоток индуктивного ИП от линейного перемещения сердечника L4=f(l), L3=f(l), определение чувствительности индуктивного ИП.

l, мм	L4, Гн	L3, Гн
25	0,197	0,184
30	0,197	0,189
35	0,192	0,193
40	0,187	0,198
45	0,182	0,2

                Рис.1.  График зависимости L4=f(l), L3=f(l).

Из графика видно, что за рабочий можем принять диапазон при l=30−40мм. 

Чувствительность индуктивного ИП можно определить из выражения:

S_ИП=

Где ,-изменение значения входного и выходного  сигналов соответственно.  Далее определим чувствительность для различных линейных участков.

Для L3:

25-40ммS_ИП =0,012/0,015=0,8 Гн/м

40-45мм   S_ИП =0,002/0,005=0,4 Гн/м

Для L4:

25-30мм  S_ИП =0,001/0,005=0,2 Гн/м

30-40мм  S_ИП =0,008/0,01=0,8 Гн/м

40-50мм  S_ИП =0,003/0,01=0,3 Гн/м

2.2. Исследование зависимости выходного напряжения моста от перемещения  сердечника U=f(l),определение чувствительности индуктивного ИП.

Схема исследования:

L, мм	U, мВ
30	230
31	180
32	125
33	85
34	50
35	40
36	71
37	125
38	180
39	235
40	270

                Рис.2. График зависимости I_вых=f(l).

Чувствительность, для отдельных линейных участков данной схемы, будет иметь значения.

30-34мм  S_ИП =0, 203/0,004= 50,75 мВ/м

34-35мм  S_ИП =0, 0312/0,001= 31,2 мВ/м

35-37мм  S_ИП =0, 0762/0,002= 38,1 мВ/м

37-43мм  S_ИП =0, 299/0,005= 59,8 мВ/м

2.3. Исследование зависимости выходного напряжения от перемещения  сердечника, для дифференциально-трансформаторной схемы.

Схема исследования:

L, мм	U, В
30	2,5
31	2,2
32	1,7
33	1,3
34	0,81
35	0,41
36	0,26
37	0,51
38	0,89
39	1,4
40	1,8

               Рис.3. График зависимости U=f(l).

Чувствительность:

30-34мм  S_ИП =1,59/0,004= 397,5 мВ/м

34-36мм  S_ИП =0,738/0,002= 369 мВ/м

36-37мм  S_ИП =0,488/0,001= 488 мВ/м

37-39мм  S_ИП =0,8/0,002= 400 мВ/м

2.4. Исследование зависимости изменения емкости преобразования от  угла поворота ротора от 0⁰ до 180⁰ через 30⁰, определение чувствительности емкостного ИП.

φ, градусы	C, нФ
0	8
30	6,6
60	4,8
90	1,8
100	1,5
120	1,5
140	1,5
160	1,5
180	1,5

               Рис.4. График зависимости С=f(φ).

Чувствительности емкостного ИП будем определять по формуле:

S_С=

Чувствительность:

0⁰-90⁰ (1,57рад)    S_ИП =0,811/1,57=0,52 нФ/рад

90⁰-120⁰ (0,52)      S_ИП =0,481/0,52=0,925 нФ/рад

120⁰-180⁰(1,05)     S_ИП =0,027/1,05=0,026 нФ/рад

2.5. Исследование зависимости выходного напряжения от угла поворота ротора, через 30⁰.

Схема исследования:

φ, градусы	U, B
0	7,8
30	7,1
60	6
90	5,9
120	6,3
150	6,2
180	6,1

               Рис.5. График зависимости U_вых=f(φ).

Чувствительность:

0⁰-60⁰ (1,05рад)    S_с =1,8/1,05=0,58 В/рад

60⁰-90⁰ (0,52)       S_С =0,1/0,52=5,2 В/рад

90⁰-120⁰(0,52)      S_С =0,4/0,52=1,3 В/рад

120⁰-180⁰(1,05)    S_С =0,2/1,05=5,25 В/рад

2.6. Исследование зависимости изменения частоты выходного напряжения генератора от угла поворота ротора емкостного ИП.

Схема исследования:

φ, градусы	f, кГц
0	27,04
30	28,90
60	32,33
90	38,58
120	40,97
150	40,79
180	40,19

              Рис.6. График зависимости f=F(φ).

Чувствительность:

0⁰-60⁰ (1,05рад)   S_С =5,29/1,05=5,038 кГц/рад

60⁰-90⁰ (0,52)       S_С =6,25/0,52=12,019 кГц/рад

90⁰-120⁰(0,52)      S_С =2,39/0,52=4,596 кГц/рад

120⁰-180⁰(1,05)    S_С =0,78/1,05=0,743 кГц/рад

По сравнению с мостовой схемой, данная схема менее чувствительна. То есть одному и тому же приращению входного сигнала(в обеих схемах), мостовой схеме соответствует большее приращение выходного сигнала. 

2.7. Исследование зависимости выходного кода ЦИП от перемещения по лимбу. Перевод выходного кода ЦИП в десятичный. Определение погрешности измерения перемещения.

перемещение, мм	выходной код ЦИП	десятичный код
400	110000001101011	404,7
380	010000101101011	384,7
360	010001001101011	364,7
176	001000100011001	181,7
60	000101001101011	64,7
20	000001101101011	24,7

Погрешность измерения можно оценить, сравнивая значения перемещения, полученные при измерении, со значениями, отсчитанными по лимбу. Во всех случаях погрешность составила 4,7 мм.

3. Выводы.

В ходе выполнения данной лабораторной работы мы ознакомились с некоторыми типами трансформаторных, емкостных и цифровых измерительных преобразователей линейных и угловых перемещений. Были получены практические навыки по способам подключения этих приборов, для измерения таких величин, как ток, индуктивность, напряжение.