РЕФЕРАТЫ ПО РАДИОЭЛЕКТРОНИКЕРеферат: Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно-оптических датчиков перемещенийМИНИСТЕРСТВО 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. Исследуемый в лабораторной работе бесконтактный волоконно- оптический преобразователь перемещений представляет собой систему состоящую из источника излучения ,примо- предающего волоконно- оптического канала и фотоприемника. Здесь поток излучения от источника 1 вводится в предающий световод 2 и на его выходе формируется расходящийся поток излучения в виде конуса, ограниченного апертурой оптических волокон. При падении потока на поверхность объекта часть его отражается и попадает в приемный световод 3 ,проходит по нему в фотоприемник 4, где преобразуется в электрический сигнал. Если изменять расстояние между торцом приемо- предающего световода от нуля , то премещение и выходной ток фотоприемника связаны зависимостью , показанной на рисунке 2. 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. Питание волоконно-оптического датчика осуществляется от централизованного источника питания. 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. 5. Требование к отчету по выполненной работе. 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. |