Реферат: Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно-оптических датчиков перемещений

Государственный комитет РФ повысшему образованию

Московский государственный институт электроники и математики

Кафедра ЭВА

Лабораторная работа

по курсу «Метрология иизмерительная техника»

Исследование функцийпреобразования и метрологических характеристик бесконтактныхволоконно-оптических датчиков перемещений.

 

Выполнили студенты группы С-45

Голышевский А.

Костарев В.

Куприянов Ю.

Сапунов Г.

Преподаватель

Зак Е.А.

Москва 1998

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">

Цель работы:Освоение методик определения основныхметрологических и эксплуатационных характеристик первичных измерительныхпреобразователей информации на примере бесконтактного волоконно-оптическогодатчика перемещений.

Используемое оборудование:волоконно-оптический датчик перемещения, специальный штатив с возможностьюконтроля перемещений, цифровой вольтметр, микрометрический винт, четыреразличных типа поверхности.

Алгоритм получения результатов.

Волоконно-оптический датчик подключают к цифровому вольтметру.

Часть 1.Нахождение функциипреобразования.

1.<span Times New Roman"">     

Изменяя расстояние между датчиком и поверхностью,находим положение датчика, при котором напряжение на выходе датчика будетмаксимальным.

2.<span Times New Roman"">     

Находим точку перегиба функции преобразования. Дляэтого измеряем напряжение в нескольких точках при x<xmax,находим, на каком интервале самое большое изменение показаний вольтметра. Точкаперегиба — внутри этого интервала.

Расстояние до xmax, мкм

Показания вольтметра, В

Разность соседних показаний, В

-300

-600

-900

-1200

-1500

-1800

Дальнейшие измерения расстояния будут вестисьотносительно точки х0, соответствующей напряжению (      +     )/2 =       В

3.<span Times New Roman"">     

Находим напряжение в 10 точках, в две стороны от х0­с шагом 100 мкм. Измерение в каждой точке производится 6 раз.

Результаты измерений и средние значения

x, мкм

U, B

Uср, В

-500

0,24

0,24

0,24

0,24

0,24

0,24

0,24

-400

0,38

0,37

0,37

0,36

0,37

0,37

0,37

-300

0,56

0,56

0,56

0,55

0,56

0,56

0,558333

-200

0,8

0,79

0,79

0,78

0,79

0,79

0,79

-100

1,06

1,04

1,05

1,04

1,05

1,05

1,048333

1,36

1,36

1,34

1,33

1,34

1,34

1,345

100

1,64

1,72

1,68

1,62

1,62

1,63

1,651667

200

2

2,01

2

1,9

1,9

1,95

1,96

300

2,25

2,3

2,26

2,2

2,19

2,2

2,233333

400

2,5

2,55

2,52

2,47

2,45

2,46

2,491667

500

2,77

2,74

2,73

2,66

2,66

2,69

2,708333

4.<span Times New Roman"">     

Для каждого расстояния находим среднеквадратическоеотклонение, относительную погрешность и доверительный интервал.

Расчет погрешностей

x, мкм

Среднеквадр. отклонение

Относительная погрешность

Доверительный интервал

-500

0,00%

0,000000

-400

0,006324555

1,71%

0,016444

-300

0,004082483

0,73%

0,010614

-200

0,006324555

0,80%

0,016444

-100

0,007527727

0,72%

0,019572

0,012247449

0,91%

0,031843

100

0,040207794

2,43%

0,104540

200

0,050990195

2,60%

0,132575

300

0,043665394

1,96%

0,113530

400

0,038686776

1,55%

0,100586

500

0,045350487

1,67%

0,117911

<img src="/cache/referats/1056/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1031"> <img src="/cache/referats/1056/image004.gif" v:shapes="_x0000_s1030">

5.<span Times New Roman"">     

По средним значениям напряжения и с учетомдоверительного интервала строим график функции преобразования датчика:

График можно аппроксимировать кубическим полиномом

<img src="/cache/referats/1056/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1025">   , где коэффициентыопределяются по формулам:

<img src="/cache/referats/1056/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

<img src="/cache/referats/1056/image010.gif" v:shapes="_x0000_i1027">

<img src="/cache/referats/1056/image012.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

<img src="/cache/referats/1056/image014.gif" v:shapes="_x0000_i1029">

где:

j=0,1… — но­мер экс­пе­ри­мен­таль­ной точ­ки функ­ции пре­об­ра­зо­ва­ния;

n — чис­ло по­лу­чен­ных зна­че­ний функ­ции пре­об­ра­зо­ва­ния (n=11);

Aj — от­клик ВОД при j-ом зна­че­нии вход­но­го па­ра­мет­ра;

Dхi — при­ра­ще­ние вход­но­го па­ра­мет­ра (Dхi=0,1 мм).

Часть 2.Исследование влиянияусловий (типа поверхности) на функцию преобразования.

Измерения производятся для четырех типов поверхности: белая бумага, чернаябумага и текстолит с двух сторон. Измеряем напряжение на выходе датчика вточках от x=0 до значения, при котором напряжение будет максимальным, с шагом200 мкм.

x, мкм

Тип поверхности

отражающая

белая

черная

текстолит

0,37

0,53

0,048

0,35

200

0,43

0,65

0,127

0,35

400

0,47

0,82

0,145

0,355

600

0,575

1,02

0,173

0,36

800

0,7

1,24

0,187

0,365

1000

0,89

1,44

0,2

0,372

1200

1,245

1,66

0,203

0,38

1400

1,62

1,8

0,21

0,38

1600

1,9

1,87

0,21

0,38

1800

2,15

1,93

0,205

0,385

2000

2,4

1,95

0,2

0,38

2200

2,5

1,94

0,19

0,375

2400

2,48

1,93

0,18

0,37

2600

2,47

1,92

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language:AR-SA">

<img src="/cache/referats/1056/image016.gif" v:shapes="_x0000_s1033">

Часть 3.Выводы.

Ра­бо­таво­ло­кон­но-оп­ти­че­ско­го дат­чи­ка за­ви­сит от со­стоя­ния по­верх­но­стира­бо­чей пла­сти­ны, ее ко­эф­фи­ци­ен­та от­ра­же­ния и сте­пе­ни рас­сеи­ва­ниясве­та при от­ра­же­нии от по­верх­но­сти. Функ­ция пре­об­ра­зо­ва­ния дат­чи­каин­ди­ви­ду­аль­на для ка­ж­до­го со­че­та­ния дат­чик — по­верх­ность. Раз­мер(дли­на) ра­бо­че­го уча­ст­ка ха­рак­те­ри­сти­ки оп­ре­де­ля­ет­ся рас­сеи­ва­ни­емсве­та от по­верх­но­сти, а угол на­кло­на — ко­эф­фи­ци­ен­том от­ра­же­ниясве­та. Дат­чик ха­рак­те­ри­зу­ет­ся пол­ным от­сут­ст­ви­ем влия­ния на объ­ект.

По­греш­ность(аб­со­лют­ная) мик­ро­мет­ра при из­ме­ре­ни­ях со­став­ля­ла 5 мкм. А по­греш­ностьвольт­мет­ра — во вто­ром зна­ке по­сле за­пя­той, то есть при из­ме­ре­ни­ях сме­тал­ли­че­ской пла­сти­ной она со­ста­ви­ла до 0,05 Воль­та. Вольт­метр об­ла­да­еттре­мя с по­ло­ви­ной раз­ря­да­ми, но слу­чай­ная по­греш­ность из-за не­пре­рыв­но­гоиз­ме­не­ния по­ка­за­ний в дан­ном слу­чае ока­за­лась вы­ше.

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике