Politechnika Warszawska

Wydział Inżynierii Środowiska

Zakład budownictwa wodnego i Hydrauliki

Laboratorium nr 1

TEMAT: Pomiary sił i przemieszczeń, urządzenia i przetworniki do

pomiaru sił i przemieszczeń

Skład zespołu:

Nazwisko i Imię	Grupa	Zespół	Podpis
Łydkowski Artur	5	1
Michniewski Michał	5	1
Semeniuk Anna	5	1
Skałecki Piotr	5	1
Wandzioch Krzysztof	5	1

Termin:

0

-1

-2

inny

Prowadzący: dr inż. Eugeniusz Wilk

Data wykonania ćwiczenia: 26.10.2012 r.

Data oddania sprawozdania: 9.11.2012 r.

Warszawa ............

Charakterystyka przetworników do pomiaru sił i przemieszczeń.

Tensometry są to przyrządy służące do pomiarów odkształceń i przemieszczeń. Obecnie stosowane tensometry charakteryzują się dużą dokładnością są to tensometry elektryczne. Mniej dokładne są tensometry mechaniczne, ponieważ na ich błąd ma wpływ wiele czynników. Oprócz tego występują także tensometry mechaniczno-optyczne, pneumatyczne i kombinowane.

1. Schemat i opis stanowiska badawczego.

Urządzenie do kalibracji czujnika zegarowego składa się z:

• Kalibrowanego czujnika

• Śruby mikrometrycznej

• Przedłużonego trzpienia

• Obudowy.

Śruba mikrometryczna służy jako wzorzec i jest wykorzystywana do kalibracji czujnika. Na niej zadawane jest przemieszczenie. Czujnik powinien wskazywać taką samą wartość przemieszczenia. Przed rozpoczęciem pomiarów należy zadać przemieszczenie śrubą w celu naciągnięcia sprężyny czujnika i przyjęcia punktu odniesienia. Na początku kalibracji śruba mikrometryczna ustawiona była w położeniu 0.

Do kalibracji dynamometru potrzebny jest dynamometr, oraz kilka ciężarków o ciężarze wynoszącym dokładnie 5 kg, które są dodawane lub odejmowane w kolejnych pomiarach.

2. Wyniki kalibracji urządzeń.

Wzory użyte do obliczeń:

Wartość średnia:

Odchylenie standardowe:

Odchylenie standardowe średniej:

Przedział ufności przyjęto 0,68. Dla tego przedziału i dla liczebności próby n=3, wartość rozkładu t-Studenta wynosi 1,32.

Wzory wykorzystywane w metodzie najmniejszych kwadratów do obliczenia równania prostej kalibracji

y_ch=a₀+a₁x_i :

Czujnik zegarowy:

Zakres pomiarowy czujnika zegarowego: 2,00-7,00 mm

No	Ustawienie śruby mikrometrycznej		Odczyt czujnika zegarowego O1↑ ∆ O1↑ - zgodnie z ruchem wskazówek zegara O2↓ ∆ O2↓ - przeciwnie do ruchu wskazówek zegara
		U↑↓	∆ U↑↓	O1↑	∆ O1↑	O1↓	∆ O1↓	O2↑	∆ O2↑
		[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
0.	7,00	0	6,994	0,000	6,994	0,000	7,001	0,000
1.	6,50	0,50	6,496	0,498	6,459	0,499	6,504	0,497
2.	6,00	1,00	5,998	0,996	5,997	0,997	6,006	0,995
3.	5,50	1,50	5,501	1,493	5,499	1,495	5,506	1,495
4.	5,00	2,00	5,004	1,988	5,003	1,991	5,005	1,996
5.	4,50	2,50	4,506	2,488	4,505	2,489	4,503	2,498
6.	4,00	3,00	4,006	2,988	4,006	2,988	4,000	3,001
7.	3,50	3,50	3,505	3,489	3,506	3,488	3,497	3,504
8.	3,00	4,00	3,003	3,991	3,004	3,990	2,995	4,006
9.	2,50	4,50	2,500	4,494	2,501	4,493	2,494	4,507
10.	2,00	5,00	1,997	4,997	1,998	4,996	1,994	5,007

Analiza statystyczna - wyznaczanie niepewności pomiarowych.

Przemieszczenie- x [mm]	Wskazania czujnika - y			Wartość średnia y	Odchyle-nie standa- rdowe	Odchyle-nie standa- rdowe średniej	ts	niepewność pomiarowa	niepewność Względna
7,00	6,994	6,994	7,001	6,996	0,004	0,0023	1,32	0,0031	0,31%
6,50	6,496	6,495	6,504	6,498	0,005	0,0028	1,32	0,0038	0,38%
6,00	5,998	5,997	6,006	6,000	0,005	0,0028	1,32	0,0038	0,38%
5,50	5,501	5,499	5,506	5,502	0,004	0,0021	1,32	0,0027	0,27%
5,00	5,006	5,003	5,005	5,005	0,002	0,0009	1,32	0,0012	0,12%
4,50	4,506	4,505	4,503	4,505	0,002	0,0009	1,32	0,0012	0,12%
4,00	4,006	4,006	4,000	4,004	0,003	0,0020	1,32	0,0026	0,26%
3,50	3,505	3,506	3,497	3,503	0,005	0,0028	1,32	0,0038	0,38%
3,00	3,003	3,004	2,995	3,001	0,005	0,0028	1,32	0,0038	0,38%
2,50	2,500	2,501	2,494	2,498	0,004	0,0022	1,32	0,0029	0,29%
2,00	1,997	1,998	1,994	1,996	0,002	0,0012	1,32	0,0016	0,16%

Charakterystyka urządzenia.

x-przemieszczenie	y-wskazanie czujnika	xi yi	xi^2	ych=a0+a1xi
7,00	6,996	48,974	49,00	6,999
6,50	6,498	42,239	42,25	6,499
6,00	6,000	36,002	36,00	6,000
5,50	5,502	30,261	30,25	5,500
5,00	5,005	25,023	25,00	5,001
4,50	4,505	20,271	20,25	4,501
4,00	4,004	16,016	16,00	4,002
3,50	3,503	12,259	12,25	3,502
3,00	3,001	9,002	9,00	3,003
2,50	2,498	6,246	6,25	2,503
2,00	1,996	3,993	4,00	2,003

∆=	52,25
a0=	0,00518
a1=	0,99912

Dynamometr pałąkowy:

Zakres pomiarowy dynamometru: 0,00 - 25,00 kG

0,000

No	Ustawiony ciężar		Odczyt czujnika zegarowego: ↑ - obciążenie ↓ - odciążenie
		W↑↓	∆ W↑↓	O1↑	∆ O1↑	O1↓	∆ O1↓	O2↑	∆ O2↑
		[kG]	[kG]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
1.	0,00	0		0,000	0,000	0,000	0,000	0,000
2.	5,00	5,00	0,315	0,315	0,252	0,252	0,312	0,312
3.	10,00	10,00	0,698	0,383	0,532	0,280	0,584	0,272
4.	15,00	15,00	0,849	0,151	0,814	0,282	0,852	0,272
5.	20,00	20,00	1,097	0,248	1,099	0,285	1,127	0,271
6.	25,00	25,00	1,402	0,305	1,388	0,289	1,399	0,272

Analiza statystyczna - wyznaczanie niepewności pomiarowych.

No	Wartość średnia	Odchylenie standardowe	Odchylenie standardowe średniej	Kwantyl rozkładu t-Studenta	Niepewność pomiarowa	Niepewność względna
		X=Osr			ts	±ts
		[mm]	[mm]	[mm]	-	[mm]	%
1.	0,000	0,000	0,000	1,32	0,000	0%
2.	0,293	0,036	0,021	1,32	0,027	2,7%
3.	0,609	0,085	0,049	1,32	0,065	6,5%
4.	0,840	0,023	0,013	1,32	0,017	1,7%
5.	1,108	0,017004	0,010	1,32	0,013	1,3%
6.	1,396	0,007	0,004	1,32	0,006	0,6%

xi=Wi	yi	xi yi	xi^2	ych=a0+a1xi
[kG]	[mm]	[kGmm]	[kG]	[mm]
0,00	0,000	0,000	0	0,017
5,00	0,293	1,465	25	0,293
10,00	0,609	6,05	100	0,569
15,00	0,840	12,6	225	0,845
20,00	1,108	22,16	400	1,121
25,00	1,396	34,9	625	1,397

∆= 2625

a₀= 0,017

a₁= 0,0552

---