Исследование функцій перетворення і метрологічних характеристик безконтактних волоконно-оптичних датчиків перемещений

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ РФ.

МОСКОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ІНСТИТУТ ЕЛЕКТРОНІКИ И.

МАТЕМАТИКИ.

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ до лабораторним роботам за курсом «Основи метрології і вимірювальної техніки » .

Факультет автоматики и.

обчислювальної техники.

Кафедра «Электронно;

обчислювальна аппаратура.

Москва — 1998.

Вивчення як дослідження коштів вимірів електричних і неэлектрических величин.

Методичні вказівки до лабораторним роботам є складовою програми з дисципліни «Основи метрології і вимірювальної техніки », досліджуваної студентами 2-го курсу спеціальності 2101 — ЕОМ. системи, комплекси і сети.

Лабораторні роботи виконуються обсягом 18 часов.

Основним змістом лабораторних робіт є отримання практичних навичок роботи з сучасними вимірювальними приладами, вивчення методик визначення основних метрологічних характеристик вимірювальних перетворювачів й модульна побудова алгоритмів практичного застосування перетворювачів в системах з електронно-обчислювальної аппаратурой.

Часть 2−3. Дослідження функцій перетворення і метрологічних характеристик безконтактних волоконнооптичних датчиків перемещений.

1.Цель роботи, його коротке содержание.

Метою згаданої роботи є підставою освоєння методик визначення основних метрологічних і експлуатаційних характеристик первинних вимірювальних перетворювачів інформації з прикладу безконтактного волоконнооптичного датчика переміщень, і навіть розробка алгоритму адаптації системи, містять кошти обчислювальної техники.

2.Теоретические сведения.

Обстежуваний в лабораторної роботі безконтактний волоконнооптичний перетворювач переміщень є систему що складається із джерела випромінювання, прімопредающего волоконнооптичного каналу та фотоприемника. Тут потік випромінювання джерела 1 вводять у предающий световод 2 і вкриваю його виході формується розходиться потік випромінювання як конуса, обмеженого апертурою оптичних волокон. При падінні потоку на поверхню об'єкта частину його позначається потрапляє у прийомний световод 3, відбувається за йому у фотоприймач 4, де перетворюється на електричний сигнал. Якщо змінювати відстань між торцем приемопредающего световода від нуля, то премещение і вихідний струм фотоприемника пов’язані залежністю, показаної малюнку 2.

Рис. 1 Схема волконно-оптического Рис2 Типова зависимость.

датчика.

Залежність має висхідний ділянку, обумовлений збільшенням потоку, яка потрапляє прийомний световод, ділянку максимуму, де настає рівновагу між потоком, які входять у прийомний канал і які виходять над його межі України та падаючий ділянку, де переважає потік, виходить зарубіжних країн приймального световода.

На характеристиці видно два квазилинейных ділянки у тому числі може бути сформовані функції перетворення ВОД, які є основною метрологічної характеристикою. Найчастіше для перетворення переміщення в електричний сигнал використовується висхідний ділянку, гду крутість істотно больше.

Перетворювачі подібного типу, отримали застосування безконтактного перетворення переміщень в електричний сигнал у непростих умовах довкілля, мають індивідуальні функції перетворення і кожному за примірника визначаються отдельно.

Функція перетворення на висхідному ділянці з достатньої ступенем точності можна апроксимировать полиномом третьої степени:

Коэффициенты визначаються з соотношений:

А = ———————————————————————————————————— —;

А = ———————————————————————————————————— ————-;

А = ———————————————————————————————————— ——————-;

А =————————————————————————————————————- ———————;

—————————————————————————————————————— —————-;

где- = 0,1… — номер експериментальної точки функції перетворення; - число отриманих значень функції перетворення; Авідгук ВОД при — ом значенні вхідного параметра; x — прирощення вхідного параметра.

Становище початковій установки датчика щодо що відбиває поверхні визначається точкою перегину функції .

3. Устаткування лабораторного стенда.

Під час проведення експериментальних досліджень, у цій роботі використовується таке устаткування: осцилограф, цифровий вольтметр, спеціальний штатив із можливістю контролю переміщень, волокняно-оптичний датчик.

Харчування волоконно-оптичного датчика здійснюється від централізованого джерела питания.

4. Методика проведення роботи. 1. Вивчити опис проведення лабораторної роботи. 2. Підготувати вимірювальну установку на роботу. І тому необхідно: включити харчування датчика, включити вимірювальні прилади й обрати прогрітися протягом 15 хв.; встановити терец световода над досліджуваним ділянкою що відбиває поверхні; підключити вихід ВОД до входу цифрового вольтметра. 3. Зняти і можуть побудувати функцію перетворення ВОД. І тому необхідно: -відвести загальний торець световода з допомогою микрометричекой пари до становища, коли на вольтметре з’явиться максимальне значення напруги: -підбиваючи загальний торець световода до що відбиває поверхні через кожні 500 мкм зафіксувати та не записати значення показань вольтметра; -визначити зразкову становище точки перегину функції перетворення как.

— установить перетворювач у безвихідь відповідне цієї точці по показанню вольтметра; -відводячи датчик угору й униз від точки перегину зняти показання вольтметра через кожні 500 мкм; -повторити такі дії 10 раз, дані занести в таблицю. 4. За даними експериментального дослідження побудувати функцію перетворення по середнім значенням експериментальних точок. 5. З цих самих даним визначити: -максимальне значення довірчого інтервалу для Р=0,95, використовуючи таблиці Стьюдента: -гистограмму розподілу похибок. 6. Построить алгоритм і обчислити коефіцієнти апроксимирующего полинома. 7. Провести дослідження впливу однієї з дестабілізуючих чинників по вказівкою преподавателя.

5. вимога звіту по виконану роботу. У звіт по лабораторної роботі необхідно включити: 1. Мета роботи. 2. Структурну схему визначення параметрів ВОД. 3. Протоколи вимірів. 4. Графічні залежності. 5. Алгоритм розрахунку величини коефіцієнтів апроксимирующей функции.