LABORATORIUM PODSTAW METROLOGII M-T

Ćwiczenie nr 2

POMIARY PRZEMIESZCZEŃ LINIOWYCH I KĄTOWYCH.

1.

Wprowadzenie.

Przetworniki do pomiaru przemieszczeń liniowych wykorzystywane są w metrologii

warsztatowej, w robotyce, w układach sterowania automatycznego położeniem części maszyn lub
narzędzi obróbczych oraz do kontroli stanu elementów wykonawczych automatyki. Pomiaru tego
dokonuje się za pomocą czujników przemieszczeń pracujących w układach elektrycznych
odpowiednich do wymagań współpracujących z nimi sterowanych urządzeń. W wielu układach
automatyki przemysłowej sygnał pomiarowy z wyjścia czujnika przemieszczenia nie jest
prezentowany na urządzeniach odczytowych lecz bezpośrednio jest wykorzystywany w zamkniętej
pętli układu automatyki. Jednak w przeważającej liczbie przypadków wynik pomiaru
przemieszczenia jest prezentowany na odpowiednich przyrządach odczytowych. W zależności od
wymaganego zakresu mierzonych przemieszczeń oraz dokładności pomiaru wykorzystuje się
różnego rodzaju czujniki przemieszczenia. Przy niezbyt dużych wymaganiach dokładnosciowych
wykorzystuje się najczęściej indukcyjnościowe czujniki różnicowe, czujniki pojemnościowe oraz
czujniki indukcyjne ( wiroprądowe ).

W przedmiotowym ćwiczeniu laboratoryjnym wykorzystywane są wymienione konstrukcje

czujników przemieszczeń liniowych pracujące w prostych układach pomiarowych pozwalające
mierzyć przemieszczenia w zakresie do ok.25mm z rozdzielczością 1

µm.

2.

Konstrukcje i układy pomiarowe czujników przemieszczeń liniowych.

2.1. Czujnik indukcyjnościowy.

Na rys.1 przedstawiono szkic konstrukcji czujnika indukcyjnościowego różnicowego z rdzeniem

nurnikowym pracującego w układzie przetwarzania przemieszczenie-stałe napięcie różnicowe.

Uzwojenia 2, 3’i 3” i przemieszczany rdzeń 4 czujnika stanowią transformator różnicowy, który

jest zasilany z generatora sinusoidalnego GS. Napięcia U

X

’ i U

X

” uzwojeń różnicowych wraz z

napięciem generatora U

Z

podawane są na detektor fazowy DF pracujący zwykle w układzie

jednopołówkowym lub pierścieniowym. Na wyjściu detektora fazowego znajduje się filtr z którego
uzyskuje się napięcie stałe U

X

proporcjonalne do różnicy amplitud napięć U

X

’ i U

X

”:

U

U

U

X

X

X

=

−

'

"

( 1 ).

To napięcie stałe jest sygnałem wyjściowym czujnika, i jest mierzone w układzie jak na rys.1 za

pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego AC. Sposób detekcji napięć różnicowych według
zależności (1) pozwala uzyskać praktycznie liniową charakterystykę czujnika przemieszczenia.
Przykładową charakterystykę czujnika indukcyjnościowego z detektorem fazowym przedstawiono
na rys.2b. Zastosowanie detektora fazowego w układzie czujnika linearyzuje jego charakterystykę
zwłaszcza w obszarze przemieszczeń rdzenia czujnika w pobliżu położenia środkowego. W pobliżu
środkowego położenia rdzenia czujnik różnicowy bez detektora fazowego jest nieliniowy ( rys.2a ).
Ponadto można w nim wykorzystać tylko jedno ramię charakterystyki, a zatem ma on prawie
dwukrotnie mniejszy zakres pomiarowy w porównaniu z czujnikiem z detektorem fazowym.

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych

1

3''

5

6

2

4

7

1

x

U

x

'

DF

Czujnik

GS

3'

AC

U

x

''

U

z

0

+x

-x

U

x

Rys.1. Czujnik indukcyjnościowy różnicowy w układzie detektora fazowego. Oznaczono;

1 – obudowa ferromagnetyczna, 2 – uzwojenie zasilające, 3’ i 3” – uzwojenia różnicowe,
4 – rdzeń ferromagnetyczny, 5 – trzpień pomiarowy, 6 – sprężyna zwrotna, 7 – łożysko
toczne.

0

+X

Z

-X

Z

X

∆U

X

=

U'

X

- U"

X

U

X

+X

N

-X

N

X

0

X

0

X

N

/ 2

X

N

a)

b)

Rys.2. Charakterystyka indukcyjnego różnicowego czujnika przemieszczenia; a) – napięcia

różnicowego , b) – napięcia stałego na wyjściu detektora fazowego.

Zależność napięcia wyjściowego czujnika indukcyjnościowego U

X

od przemieszczenia X można

opisać zależnością:

U

S

X

U

X

=

( 2 )

gdzie: S

U

– czułość czujnika;

S

dU

dX

U

X

U

X

=

≈

X

∆

∆

2.2. Czujnik indukcyjny ( wiroprądowy ).

Czujnik indukcyjny wykorzystywany jest w praktyce do pomiaru małych przemieszczeń

zarówno statycznych jak i dynamicznych. Ze względu na prostą konstrukcję, brak elementów
ruchomych i wynikającą stąd małą inercję i dużą trwałość czujnika oraz bezdotykowy sposób
pomiaru czujnik wiroprądowy ma zastosowanie w przemyśle szczególnie w pomiarach drgań
mechanicznych, których częstotliwości sięgają kilkudziesięciu kHz. Na rys.3 przedstawiono zasadę
konstrukcji oraz uproszczony układ pomiarowy czujnika wiroprądowego.

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych

2

GS

PS

Fe

I

2

Φ

1

Φ

2

x

1

2

I

1

Czujnik

L

1

z

1

z

2

=1

x

0

UC

Rys.3. Zasada konstrukcji i układ pomiarowy czujnika indukcyjnego ( wiroprądowego ).

Zasadniczymi elementami czujnika jak na rys.3 jest cewka 1 zasilana prądem sinusoidalnym I

1

z

generatora GS oraz mocowana do badanego obiektu płytka 2 wykonana z metalu (zwykle z
ferromagnetyka ). W zależności od odległości płytki od cewki (przemieszczenia) zmienia się
indukcyjność cewki L

1

oraz prąd zasilania I

1

. Zmiany tych wielkości zależnie od układu generatora

mogą wywoływać zmianę jego częstotliwości (okresu), napięcia wyjściowego lub poboru prądu ze
źródła zasilania. Wymienione wielkości stanowią sygnał pomiarowy, który po odpowiednim
przetworzeniu w układzie przetwarzania sygnału PS zamieniany jest na sygnał analogowy
(napięcie stałe) lub cyfrowy (ciąg impulsów) dalej przetwarzany w układzie cyfrowym do postaci
wartości liczbowej prezentowanej na przyrządzie odczytowym (zwykle cyfrowym polu
odczytowym ). Dla czujnika wiroprądowego jak na rys.3 wielkością wyjściową zależną od
mierzonego przemieszczenia jest okres generowanego przebiegu T.

( )

( )

[

]

T

L C

L X

L X

C

T

X

=

=

+

=

2

2

0

0

π

π

T

X

+

( 3 ).

Wprowadzając pojęcie czułości czujnika dla okresu można zależność (3) przedstawić w postaci:

T

S X

T

T

=

+

0

( 4 )

gdzie: S

T

- czułość czujnika dla okresu generowanego napięcia;

S

dT

dX

T

X

T

X

=

≈

X

∆

∆

nie ma

wartości stałej w całym zakresie pomiarowym.

Z zasady działania czujnika wiroprądowego wynika, że indukcyjność czujnika L (X ) zmienia się

liniowo z przemieszczeniem jedynie dla małych przemieszczeń X<< X

0

. W praktyce czujniki

wiroprądowe wykorzystywane są w pomiarach przemieszczeń do kilku mm rzadko do kilkunastu
mm przy czym są one nieliniowe zwłaszcza w szerszych zakresach pomiarowych co zwykle
wymaga stosowania układów linearyzujących. Ponadto przy wykorzystywaniu tych czujników
należy liczyć się działaniem siły elektromagnetycznej na płytkę pomiarową co może powodować
drgania badanego obiektu z podwójną częstotliwością zasilania czujnika lub jej wielokrotnością.

W układzie przedstawionym na rys.3 napięcie generatora sinusoidalnego GS jest przetwarzane w

układzie PS tak, aby można było na jego wyjściu uzyskać sygnał proporcjonalny do okresu napięcia
generatora (możliwe jest przetwarzanie proporcjonalnie do indukcyjności lub mocy strat czujnika).

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych

3

2.3. Czujnik pojemnościowy.

Czujnik pojemnościowy o działaniu dotykowym podobnie jak czujnik indukcyjnościowy

szczególnie dobrze nadaje się do pomiaru przemieszczeń statycznych lub wolnozmiennych. Wynika
to z obecności ruchomych elementów w konstrukcji czujnika. Stosunkowo duża masa tych
elementów powoduje ich dużą inercję. Z pośród opisywanych czujników przemieszczenia czujniki
pojemnościowe mają najlepsze właściwości metrologiczne. Parametry elektryczne czujników
pojemnościowych praktycznie nie zależą od temperatury i nie zmieniają się w czasie. Ponadto
można budować czujniki o wymaganej charakterystyce przetwarzania przemieszczenia na
pojemność na przykład liniowej. Niedogodnością są małe zmiany pojemności czujników
pojemnościowych co powoduje, że czujniki te muszą pracować w układzie elektrycznym o
częstotliwości od kilkuset Hz do kilku MHz. Czujniki pojemnościowe pracują zwykle w układach
generatorów sinusoidalnych, mostków prądu zmiennego lub w układach impulsowych na przykład
w układzie uniwibratora.

Na rys.4 przedstawiono szkic konstrukcji czujnika pojemnościowego pracującego w układzie

uniwibratora.

3

5

6

2

4

7

1

x

C

x

UW

UC

Czujnik

ΣC

R

T

Rys.4. Czujnik pojemnościowy w układzie uniwibratora. Oznaczono; 1 – obudowa metalowa,

2 – elektroda stała, 3 – elektroda ruchoma, 4 – dielektryk stały, 5 – trzpień pomiarowy,
6 – sprężyna zwrotna, 7 – łożysko toczne.

W układzie pomiarowym jak na rys.4 na wyjściu uniwibratora UW generowane są impulsy

prostokątne, których okres jest równy:

(

)

( )

( )

[

]

T

C

C R

C X

C X

C R

T

T

X

X

=

+

=

+

+

=

+

Σ

Σ

ln

ln

2

0

0

2

2

( 5 )

gdzie C

X

– pojemność czujnika,

ΣC – sumaryczna pojemność pasożytnicza na wejściu uniwibratora ( w tym pojemność

kabla czujnika ),

R – rezystancja w układzie relaksacyjnym uniwibratora,

.

( )

[

]

T

C X

C R

C R

0

0

0

2

=

+

=

Σ

ln

ln

Zmiany okresu impulsów na wyjściu uniwibratora w zależności od mierzonego przemieszczenia

opisuje zależność:

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych

4

T

T

S X R

T

=

+

0

2

ln

( 6 )

gdzie S

T

- czułość czujnika dla okresu sygnału wyjściowego;

S

dC

dX

C

X

T

X

X

=

≈

∆

∆

.

Sygnał wyjściowy z uniwibratora wymaga przetworzenia na napięcie stałe lub sygnał impulsowy

w odpowiednim kodzie cyfrowym. Należy zauważyć, że przetwarzanie częstotliwości sygnału z
uniwibratora na napięcie powoduje nieliniowość charakterystyki układu czujnika przy liniowej
zależności pojemności czujnika od mierzonego przemieszczenia.

3.

Stanowisko laboratoryjne do pomiaru charakterystyki statycznej czujników
przemieszczeń liniowych.

Na rys.5 przedstawiono szkic stanowiska pomiarowego z ławą pomiarową z suportem śrubowym

i optycznym układem odczytu położenia suportu.

Na stanowisku tym bada się jednocześnie dwa czujniki, które oznaczono odpowiednio:

CI – czujnik indukcyjnościowy (opcjonalnie CW – czujnik wiroprądowy),. CP – czujnik
pojemnościowy.

Czujnik indukcyjnościowy CI pracuje w układzie różnicowym z detektorem fazowy DF

i cyfrowym układem pomiaru napięcia VC. Układ ten umożliwia pomiar przemieszczeń w całym
zakresie pomiarowym czujnika lub w ograniczonym do jego środkowej części przy czym
zwiększona jest rozdzielczość pomiaru.

Czujnik pojemnościowy CP pracuje w układzie uniwibratora UW, którego sygnał wyjściowy jest

mierzony za pomocą cyfrowego częstościomierza liczącego PFL. Częstościomierzem tym można
mierzyć okres lub częstotliwość sygnału wyjściowego uniwibratora.

x

0 - 82 mm

VC

PFL

DF

UW

CP

CI

1

2

3

4

5

7

6

Rys.5. Stanowisko do badania charakterystyk statycznych czujników przemieszczeń liniowych.

Oznaczono; 1 – podstawa ławy pomiarowej, 2 – ruchoma ława pomiarowa, 3 – zderzak
pomiarowy, 4 – suport ławy pomiarowej, 5 – pokrętło napędu suportu, 6 – okular Abbe’go,
7 – pokrętło precyzera okularu.

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych

5

Przemieszczenia ustala się za pomocą pokrętła 5 napędu suportu 4 ławy pomiarowej 2

i odczytuje się za pomocą okularu Abbe’go 6 z precyzerem optycznym strojonym za pomocą
pokrętła 7. Mierzone przemieszczenie X wyznacza się jako różnicę położeń zderzaka 3 opartego
(bez luzu) na trzpieniach pomiarowych badanych czujników.

Ława pomiarowa jak na rys.5 pozwala ustalać położenia zderzaka pomiarowego 3

z rozdzielczością 1

µm. w zakresie przemieszczeń do ok.100mm. Aby uzyskać podaną

rozdzielczość ustalanych położeń zderzaka pomiarowego należy tak regulować precyzer pokrętłem
7 , aby uzyskać obraz w okularze jak to pokazano na rys.6 dla przykładowego wskazania

X

p.

= 6,628mm.

25

30

0

1

2

3

4

5

6

7

8

6

Wskazanie- 6,628

mm

9

10

11

Rys.6. Sposób odczytu wskazania w okularze Abbe’go.

Obraz w okularze jak na rys.6 uzyskano po przesunięciu ławy pomiarowej do położenia

6,628mm. Najpierw należy odczytać wartość z podziałki liniowej ( w tym przypadku 6 ) następnie
dalej poruszając napędem suportu po ustaleniu się wskaźnika ( pionowa kreska na rys.6 ) pomiędzy
sąsiednimi łukami podziałki obracając pokrętłem precyzera doprowadzić położenie wskaźnika
najbliższą wartość na podziałce poziomej i odczytać wartość wskazaną na podziałce łukowej
precyzera ( w tym przypadku odczytano wartość 28 ). W ten sposób odczytana wartość wynosi
6,628mm.

4.

Pytania kontrolne.

1. Podać zasady działania czujników przemieszczeń liniowych.
2. Dlaczego czujniki indukcyjnościowe i pojemnościowe nie są wykorzystywane do pomiaru

drgań mechanicznych?

3. W jakim celu w układach pomiarowych czujników indukcyjnościowych wykorzystuje się

detektory fazowe?

4. W jakich układach pracują czujniki pojemnościowe?
5. Porównać charakterystyki statyczne opisywanych w ćwiczeniu czujników.
6. Wymienić i uzasadnić sposoby zwiększenia czułości czujników przemieszczenia.

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych

6

7. Który z opisywanych w ćwiczeniu czujników pozwala uzyskać najwyższą dokładność

pomiaru przemieszczenia. Uzasadnić odpowiedź.

8. Dlaczego czujniki wiroprądowe są wrażliwe na zbliżenie do nich przedmiotów metalowych?

5. BADANIE POJEMNOŚCIOWEGO CZUJNIKA KĄTA POCHYLENIA

POWIERZCHNI.

6. Wprowadzenie.

Na rys. 7 przedstawiono szkic stanowiska laboratoryjnego do badania właściwości statycznych

pojemnościowego czujnika kąta pochylenia powierzchni. Stanowisko składa się z obrotowej belki,
na której umieszczono badany czujnik, stolika zaopatrzonego w nóżki o regulowanej wysokości
umożliwiające stabilne usytuowanie go na poziomej powierzchni.

Badanie czujnika na stanowisku zwykle rozpoczyna się od ustawienia belki pomiarowej, na

której umieszczony jest badany czujnik w położeniu poziomym. Dokonuje się tego za pomocą
śruby mikrometrycznej oraz umieszczonej na belce poziomicy cieczowej. W tym położeniu belki
(

α

x

= 0) odczytuje się na podziałce śruby mikrometrycznej wartość X

0

{X

0

= X(

α

x

= 0)} oraz mierzy się pojemność C

x

badanego czujnika za pomocą miernika

pojemności (miernika RLC, mostka LC itp.) zapewniającego wymaganą w badaniach dokładność
pomiaru. W ćwiczeniu laboratoryjnym bada się czujnik pojemnościowy, którego zasadę budowy
pokazano na rys. 8. Istotą przedstawionej na rys. 8 konstrukcji badanego czujnika są półkoliste
okładki kondensatora obrotowego, z których jedne są umocowane na sztywno do obudowy czujnika
a drugie zamocowane na obrotowej osi w taki sposób, że niezależnie od położenia obudowy
czujnika ich położenie nie zmienia się. Jest to możliwe dzięki usytuowaniu osi obrotu tych okładek
poza ich środkiem ciężkości (na rys. 8 symbolizuje to masa m okładek ruchomych , na którą działa
przyśpieszenie ziemskie g).

MIERNIK

POJEMNOŚCI

I

H

U

H

U

L

I

L

C

x

CZUJNIK

BADANY

Kable pomiarowe

Poziomica

α

x

α

x

l

X

0

a

A

A'

Oś obrotu belki

Belka pomiarowa

Śruba mikrometryczna

Przegub walcowy

g

Rys. 7 5.1. Stanowisko do badania czujnika kąta pochylenia powierzchni.

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych

7

∆

X

A

A'

α

x

l

Oś obrotu belki

O

Rys. 8 5.2. Topografia wymiarów geometrycznych stanowiska jak na rys.5.1. wykorzystywanych

do wyznaczania kąta pochylenia belki pomiarowej.

Wykorzystując wymiary geometryczne stanowiska jak na rys. 7 oraz na szkicu (rys. 8)

można napisać dla dowolnego kąta pochylenia belki pomiarowej:

l

X

X

l

X

X

0

arctan

arctan

−

=

∆

=

α

5.1

(7)

Zależność (7) można także przedstawić w postaci szeregu potęgowego:

[ ]

⎥

⎥

⎦

⎤

⎢

⎢

⎣

⎡

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

+

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−

−

−

≈

α

4

0

2

0

0

5

1

3

1

1

l

X

X

l

X

X

l

X

X

rad

X

5.2

(8)

Aby wyznaczyć kąt pochylenia

α

x

w stopniach kątowych przelicza się wartości uzyskane z

zależności (7) lub (8) według wzoru:

[ ]

[

rad

X

X

α

]

π

°

=

°

α

180

5.3

(9)

W ćwiczeniu laboratoryjnym bada się czujnik pojemnościowy w postaci kondensatora obrotowego
o płaskich okładkach w kształcie półkoli ułożonych wielowarstwowo w sposób jak na rys. 9.

180180

180

180

1801

8

0

α

x

C

xmin

C

xmax

C

x

m

mg

Okładka

ruchoma

Okładka

nieruchoma

r

d

Rys. 9 5.3. Zasada budowy pojemnościowego czujnika kąta pochylenia powierzchni.

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych

8

Pojemność czujnika dla dowolnego kąta pochylenia

αx można opisać ogólnym wzorem:

( )

d

S

C

X

X

α

ε

=

55(10)

Zmiana kąta pochylenia czujnika powoduje wzajemne odchylenie się okładek czujnika tak jak
pokazano na rys. 10.

α

x

C

x

= C(

α = α

x

)

C

x

= C(

α = 0)

α

x

O

Rys. 10 5.4. Szkic wzajemnego położenia okładek czujnika pojemnościowego przy dwóch kątach

pochylenia czujnika.

Biorąc pod uwagę konstrukcję czujnika (rys. 9) oraz zachowanie się jego okładek przy różnych

kątach pochylenia czujnika (rys. 10) można stwierdzić że, mamy do czynienia z czujnikiem, który
można opisać liniową zależnością jego pojemności od kąta pochylenia. Można więc dla pojemności
czujnika w położeniu poziomym napisać:

(

)

(

)

d

r

k

d

S

C

C

n

X

X

X

X

2

2

0

0

0

⋅

πε

=

=

α

ε

=

=

α

=

5.6

(11)

gdzie:

ε - przenikalność elektryczna (w przypadku kondensatora powietrznego ε = ε

0

),

d – średnia odległość pomiędzy okładkami,
k

n

– współczynnik zależny od liczby okładek kondensatora czujnika,

r – promień łuku okładki.

Jeśli czujnik zostanie odchylony od położenia poziomego o kąt

α

x

jak na rys. 10 to nastąpi

zmiana jego pojemności o wartość:

( )

0

X

X

X

X

C

C

C

−

α

=

∆

5.7

(12)

Przyczyną zmiany pojemności czujnika po odchyleniu go o kąt

α

x

względem

poziomu

jest

zmiana wzajemnego usytuowania jego okładek (rys. 10), wskutek tego zmienia się czynne pole
powierzchni okładek o wartość:

( )

[ ]

°

°

α

π

=

α

∆

360

2

X

X

r

S

5.8

(13)

Stąd przyrost pojemności czujnika:

[ ]

[ ]

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

°

°

α

−

=

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

°

°

α

−

πε

=

∆

180

1

180

1

2

0

2

X

X

X

n

X

C

d

r

k

C

5.9

(14)

przy czym

(

0

0

)

=

α

=

X

X

X

C

C

oraz ;

[ ]

[ ]

rad

X

X

α

π

°

=

°

α

180

.

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych

9

Wyżej przedstawione zależności dotyczą idealnego czujnika. W praktyce należy liczyć się z

rozbieżnością wartośi obliczanych według podanych zależności i wartości zmierzonych
spowodowaną nierównoległością względem siebie okładek kondensatora obrotowego czujnika oraz
niepłaską ich powierzchnią, mimośrodowym umieszczeniem poszczególnych okładek, pojemnością
rozproszenia (wpływ ścian obudowy czujnika), a także wpływ pojemności przewodów
pomiarowych. Należy więc badać nieliniowość rzeczywistej charakterystyki.

7. Program ćwiczenia – pomiar kąta

1- Przygotować stanowisko laboratoryjne do pracy (przyłączyć miernik pojemności i włączyć

zasilanie)

2- Ustawić belkę pomiarową w pozycji poziomej z pomocą śruby mikrometrycznej (w razie

potrzeby skorygować wysokość nóżek stolika tak aby stolik był w położeniu poziomym)
korzystając z poziomicy umieszczonej na belce pomiarowej (rys. 7)

3- Odczytać z podziałki mikromierza i zapisać wskazywaną wartość X

0

[

µm] – wskazane

w [mm], odczytać wskazanie miernika pojemności dla tego położenia

oraz

0

X

C

( )

0

X

tg

δ

4- Zmieniając położenie belki za pomocą śruby mikrometrycznej (np. co 1mm) dokonać dla

tych położeń pomiaru pojemności i kąta stratności kondensatora czujnika – zmieniać
położenie belki pomiarowej w obydwóch kierunkach względem położenia poziomego.

5- Obracając ostrożnie całym stanowiskiem w płaszczyźnie osi podłużnej belki zmierzyć

graniczne wartości pojemności czujnika C

Xmin

i C

Xmax

.

6- Sporządzić wykresy charakterystyk statycznych: -

( )

X

X

f

C

α

=

;

( )

X

X

f

S

α

=

-

charakterystykę czułości;

( )

X

nlC

f

X

α

=

δ

- charakterystykę błędu nieliniowości czujnika

7- Obliczyć wartości dla granicznych ustawień położenia czujnika (niemożliwych do

ustawienia za pomocą śruby mikrometrycznej)

8- Wyprowadzić wnioski z pomiarów.

Uwaga! Przeprowadzić obliczenia niezbędne do realizacji p.6 i p.7 wykorzystując wzory
podane w opisie ćwiczenia.
Do obliczeń przyjąć wartość: l = 144mm. Z zależności (8) i (9) otrzymuje się wtedy:

[ ]

(

)

(

)

(

)

[

]

10

4

0

5

2

0

0

10

651

,

4

10

608

,

1

1

398

,

0

−

−

⋅

−

+

⋅

−

−

−

≈

°

α

X

X

X

X

X

X

X

;

X[mm]; X

0

[mm].

8. Program ćwiczenia – pomiar przemieszczeń liniowych

1. Dokonać identyfikacji badanych czujników i współpracujących z nimi układów pomiarowych.
2. Przygotować układy pomiarowe do pracy i ustalić położenie początkowe ławy pomiarowej.
3. Zdjąć charakterystyki statyczne czujników Y = f(X) przemieszczając ławę pomiarową za

pomocą pokrętła suportu; Y – wskazanie przyrządu pomiarowego ( częstotliwość Y = f , okres
Y = T, napięcie Y = U ) ; wartości położeń X odczytywać za pomocą okularu Abbe’go.

4. Dokonać pomiaru charakterystyki czujnika indukcyjnego także dla zwężonego zakresu

pomiarowego.

5. Sporządzić wykresy czułości badanych czujników: S

U

= f( X ), S

T

= f( X ), S

C

= f( X ) – czułość

czujnika pojemnościowego ( bez układu pomiarowego ).

6. Sporządzić wykresy błędów nieliniowości badanych czujników:

δ

NU

= f( X ),

δ

ΝΤ

= f( X ).

7. Wnioski z pomiarów.

Uwaga! Zachować ostrożność przy ustawianiu ławy pomiarowej na początkowe położenia –
istnieje możliwość uszkodzenia badanych czujników wskutek uderzenia ich zderzakiem ławy
pomiarowej ( duża masa ławy ).

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych

10