Politechnika Gdańska
Wydział Mechaniczny
Katedra Hydrauliki i Pneumatyki
METROLOGIA II
WYKA
AD X
Dr inż. Paweł Śliwiński
METROLOGIA II WYKA
AD VI
PLAN PREZENTACJI
1. W ostatniej prezentacji...
2. Przyrządy i metody pomiaru przemieszczeń
linowych.
METROLOGIA II WYKA
AD VI
1
W OSTATNIEJ PREZENTACJI ...
PRZYRZ
DY I METODY POMIARU PRZEMIESZCZEC
LINIOWYCH
CZUJNIKAMI POTENCJOMETRYCZNYMI
METROLOGIA II WYKA
AD VI
W OSTATNIEJ PREZENTACJI ...
PRZYRZ
DY I METODY POMIARU PRZEMIESZCZEC
LINIOWYCH
CZUJNIKAMI POJEMNOŚCIOWYMI
CapaNCDT
Kondensator z elektrodą
metalową jako czujnik.
Mierzony obiekt
przewodnikiem
elektrycznym (element
kondensatora)
METROLOGIA II WYKA
AD VI
2
W OSTATNIEJ PREZENTACJI ...
PRZYRZ
DY I METODY POMIARU PRZEMIESZCZEC
LINIOWYCH
CZUJNIKAMI INDUKCYJNYMI
Czujnik indukcyjny ZX-T
METROLOGIA II WYKA
AD VI
POMIAR PR
DKOŚCI LINIOWEJ I K
TOWEJ
POMIAR POŚREDNI
Do pośrednich pomiarów prędkości wykorzystuje się tachometry. Licznik zlicza impulsy
wytwarzane przez przetwornik w jednostce czasu, wyświetla je na wyświetlaczu. Liczniki
maja możliwość podłączenia do komputera i obróbki sygnału za pomocą specjalnego
oprogramowania
Licznik prędkości LP100
Prędkościomierz LP100 ma wszechstronne zastosowanie zarówno w przemyśle jak i
laboratoriach badawczych, wszędzie tam, gdzie istnieje konieczność pomiaru prędkości
przesuwu, zdarzeń czy innych wielkości
METROLOGIA II WYKA
AD VI
3
POMIAR PR
DKOŚCI LINIOWEJ I K
TOWEJ
POMIAR BEZPOŚREDNI
Pomiar bezpośredni realizowany jest za pomocą specjalnych przetworników których
sygnał wyjściowy jest proporcjonalny do mierzonej prędkości.
Czujnik 89127-001
Maksymalna droga rdzenia: 660mm
Prędkość maksymalna 83m/s
Nominalne napięcie wyjściowe: 60mV/cm/s
METROLOGIA II WYKA
AD VI
URZ
DZENIE POMIAROWE ZNAJDUJ
CE SI
W
LABORATORIUM KATEDRY HiP
CZUJNIK INDUKCYJNY DO POMIARU PR
DKOŚCI K
TOWEJ
Prędkość kątowa silnika elektrycznego mierzona jest przy pomocy czujnika indukcyjnego.
Czujnik przymocowany jest do obudowy i wykrywa metalowy element przymocowany do
wentylatora dając jeden impuls na jeden obrót.
Impulsy zliczane są przez cyfrowy miernik prędkości obrotowej N09 firmy LUMEL
METROLOGIA II WYKA
AD VI
4
URZ
DZENIE POMIAROWE ZNAJDUJ
CE SI
W
LABORATORIUM KATEDRY
OPTYCZNY POMIAR PR
DKOŚCI OBROTOWEJ
Prędkość kątowa mierzona jest czujnikiem optycznym, który zlicza otwory w metalowej
tarczy przymocowanej do obracającego się wałka. Odczyt prędkości odbywa się przy
pomocy miernika N09 firmy LUMEL
METROLOGIA II WYKA
AD VI
URZ
DZENIE POMIAROWE ZNAJDUJ
CE SI
W
LABORATORIUM KATEDRY
POMIAR PRZEMIESZCZENIA LINIOWEGO
Do pozycjonowania i pomiaru przemieszczenia siłownika pneumatycznego
wykorzystywany jest przetwornik potencjometryczny firmy FESTO
METROLOGIA II WYKA
AD VI
5
POMIAR PRZYŚPIESZEC

POMIAR POŚREDNI
Przyspieszenie a można wyznaczyć także metodą pośrednią różniczkując sygnał
wyjściowy z przetwornika prędkości gdyż a=dv/dt. Lub badający przyrost prędkości w
równych odstępach czasu na podstawie danych uzyskanych z tachometru i przesłanych
do komputera.
METROLOGIA II WYKA
AD VI
POMIAR PRZYŚPIESZEC

POMIAR BEZPOŚREDNI
Akcelerator piezoelektryczny. Jeżeli obiekt
badany, czyli poddany pomiarowi przyspiesza,
powoduje to, że na naszą płytkę
piezoelektryczną działa zmienna siła. Siła ta
jest wprost proporcjonalna do masy i
przyspieszenia tego badanego elementu.
Elektrokinetyczny przetwornik przyspieszenia  wykorzystuje zjawisko potencjały
przepływu (elektrokinetyczne). Napięcie, które otrzymujemy na wyjściu tego właśnie
urządzenia jest proporcjonalne do przyspieszenia badanego przez nas obiektu.
METROLOGIA II WYKA
AD VI
6
POJEMNOŚCIOWY PRZETWORNIK PRZYŚPIESZENIA
W spoczynku pojemności C1 i C2 są równe,
natomiast gdy działa siła związana z
przyspieszeniem, pojemności się zmieniają.
Jego główną zaletą jest to, że ma on bardzo mały
temperaturowy współczynnik zmiany czułości.
Dlatego są one stosowane między innymi do
analizy wibracji oraz drgań. Między innymi w
samochodach do napełniania powietrzem poduszek
powietrznych oraz w układzie ABS.
METROLOGIA II WYKA
AD VI
POJEMNOŚCIOWY PRZETWORNIK PRZYŚPIESZENIA
Wszystko wykonane jest z krzemu.
Masa pomiarowa, zamocowana na swego rodzaju sprężynkach, wyposażona jest w szereg
długich i wąskich zębów, tworzących dwustronny grzebień. Jest to ruchomy element umieszczony
tuż nad powierzchnią typowej struktury układu scalonego.
Cały mikromechanizm wytwarzany jest w typowym procesie produkcji układów scalonych. Tym
samym zarówno ruchomy czujnik pomiarowy, jak i współpracujące obwody elektroniczne
wykonywane są w jednym procesie technologicznym.
Jak udaje się wytworzyć ruchomy element na powierzchni, a właściwie dwa mikrometry nad
powierzchnią płytki krzemowej? Wykorzystuje się tu różną odporność na trawienie obszarów
krzemu o różnej strukturze i domieszkowaniu. Dzięki wcześniejszym procesom, te obszary płytki,
które mają póz
niej stanowić ruchome elementy są tak przygotowywane, by były odporne na
trawienie. Obszary  niepotrzebne mają inne właściwości i zostaną wytrawione. Wytrawiona
zostaje część krzemu znajdująca się także pod grzebieniem.
METROLOGIA II WYKA
AD VI
7
POJEMNOŚCIOWY PRZETWORNIK PRZYŚPIESZENIA
Potem grzebień zawieszony na krzemowych sprężynkach trzyma się płytki dzięki pozostawieniu
 kotwic - punktów podparcia, związanych z główną płytką. W efekcie powstaje przypominająca
dwustronny grzebień misterna konstrukcja, która możesię poruszać w jednej osi.
Jak pokazuje rysunek, czujnik ma nie jednego rzędu zębów, lecz jakby trzy rzędy. Dwa pozostałe
zespoły zębów zamocowane są na stałe do powierzchni płytki głównej. Każdy z zębów ruchomego
grzebienia współpracuje z dwoma innymi zębami, umocowanymi na stałe na powierzchni płytki. Te
dodatkowe dwie grupy zębów tworzą z zębami  grzebienia kondensatory różnicowe.
Wymiary grzebienia (około 0,5mm x 0,6mm) wskazują, że pojemność jest mała. Rzeczywiście mała
całkowita pojemność między grupami zębów wynosi tylko 0,1pF! Maksymalne zmiany pojemności pod
wpływem przyspieszenia wynoszą co najwyżej ą0,01pF, natomiast współpracujący układ elektroniczny
jest w stanie wykryć zmiany pojemności rzędu 10...20aF. To nie pomyłka! 1aF to 1 attofarad = 0,001fF
(femtofarada) = 0,000001pF. Także  masa pomiarowa jest zadziwiająco mała - około 0,0001 miligrama.
Poszczególne zęby grzebienia mają wymiary 2źmx 200źm, a odstępy między zębami (czyli okładzinami
kondensatora) wynoszą około 2źm.
METROLOGIA II WYKA
AD VI
POMIAR PRZYŚPIESZEC

tensometryczny
Czujniki przyśpieszenia działają jako bezwzględne czujniki ruchu, jednakże w przeciwieństwie do czujników
względnych nie zawierają statycznych punktów odniesienia. Przetwornik pomiarowy (tensometryczny),
przymocowany do odkształcalnej części czujnika, pracuje jako masa sejsmiczna. Poddanie przyśpieszeniu
w kierunku maksymalnego ugięcia powoduje powstanie siły sejsmicznej i sprężyste odkształcenie korpusu.
W takim wykonaniu czujniki przeznaczone są do pomiaru stałych przyśpieszeń (częstotliwość równa 0, np.
przyśpieszenie ziemskie). Pracujący w układzie pełnego mostka Wheatestone'a zestaw tensometrów
zapewnia napięcie wyjściowe proporcjonalne do naprężenia. Ciecz tłumi drgania tego układu masa -
sprężyna. Dla ochrony przed zewnętrznymi wpływami czujnik zamknięto w hermetycznej stalowej obudowie.
POMIAR BEZPOŚREDNI
Czujnik 89012-500
Parametr przy 5 V zasilania 0.2 [mV/g]
Nieliniowość ą1%
METROLOGIA II WYKA
AD VI
8
DZI
KUJ
ZA UWAG

METROLOGIA II WYKA
AD VI
9