13 X 2006	Metrologia 2 - Laboratorium
Gr. 10 B	Ćwiczenie nr 5: Pomiary prędkości	Nikodemowicz Paweł Pasionek Waldemar Rataj Maciej Syrek Paweł Wołoszyn Jerzy

Celem ćwiczenia jest poznanie możliwości pomiaru prędkości obrotowej, w ramach ćwiczenia należało wyznaczyć charakterystyki statyczne prądnic tachometrycznych i ocenić możliwości ich wykorzystania jako analogowych przetworników prędkości obrotowej, a także realizację pomiarów prędkości obrotowej metodami cyfrową i stroboskopową.

Pomiary prędkości obrotowej za pomocą stroboskopu.

Stroboskop jest lampą generującą błyski światła z regulowaną płynnie częstotliwością. Pomiar prędkości obrotowej realizuje się , skierowując na wirujący element światło lampy oświetlając charakterystyczny fragment elementu lub naniesiony punkt. Następnie zmieniając częstotliwość błysków należy doprowadzić do synchronizacji błysków światła i prędkości wirowania elementu, co objawia się uzyskaniem pozornie nieruchomego dla obserwatora obrazu oświetlonego elementu, w momencie osiągnięcia stanu synchronizacji z wyświetlacza elektronicznego stroboskopu odczytujemy wartość mierzonej prędkości obrotowej w obr/min. W trakcie wykonywania pomiarów należy pamiętać, aby zmniejszać częstotliwość błysków od największej wartości, gdyż jest możliwość uzyskania nieruchomego obrazu gdy częstotliwość obrotów tarczy jest podwielokrotnością częstotliwości błysków światła lampy stroboskopu.

Cyfrowe pomiary prędkości kątowej z wykorzystaniem czujników impulsowych. Istnieją dwa rodzaje czujników : fotoelektryczne i reluktancyjne. Na ćwiczeniach laboratoryjnych zapoznaliśmy się z zasada działania czujnika reluktancyjnego.

Częściami czujnika reluktancyjnego są : uzębiona, ferromagnetyczna tarcza oraz głowica indukcyjna w której zabudowany jest magnes stały i nawinięta na nim cewka. Podczas obracania się tarczy zmienia się względna oporność magnetyczna zwana reluktancją. Powstający wówczas okresowo zmienny strumień magnetyczny indukuje w głowicy ciąg impulsów napięciowych.

Ćwiczenie nr. 1:

n [ obr/min]	U [ V ]	Urz [V]	∆U=U-Urz	δ=(∆U/|U|)*100 [%]
590	2,17	2,1953	-0,0253	-1,165898618
820	3,06	3,0923	-0,0323	-1,055555556
1038	3,94	3,9425	-0,0025	-0,063451777
1256	4,78	4,7927	-0,0127	-0,265690377
1472	5,65	5,6351	0,0149	0,263716814
1676	6,43	6,4307	-0,0007	-0,01088647
1869	7,18	7,1834	-0,0034	-0,04735376
2053	7,91	7,901	0,009	0,113780025
2228	8,59	8,5835	0,0065	0,075669383
2398	9,22	9,2465	-0,0265	-0,287418655
2554	9,84	9,8549	-0,0149	-0,151422764
2704	10,39	10,4399	-0,0499	-0,48026949
2840	10,92	10,9703	-0,0503	-0,460622711

Ćwiczenie nr. 2:

n [ obr/min]	U [ V ]	Urz [V]	∆U=U-Urz	δ=(∆U/|U|)*100 [%]
400	0,42	0,4279	-0,0079	-1,880952381
630	0,66	0,6579	0,0021	0,318181818
805	0,82	0,8329	-0,0129	-1,573170732
1015	1,03	1,0429	-0,0129	-1,252427184
1210	1,23	1,2379	-0,0079	-0,642276423
1334	1,37	1,3619	0,0081	0,591240876
1544	1,56	1,5719	-0,0119	-0,762820513
1715	1,71	1,7429	-0,0329	-1,923976608
2000	2	2,0279	-0,0279	-1,395
2200	2,2	2,2279	-0,0279	-1,268181818
2500	2,52	2,5279	-0,0079	-0,313492063

Przekształcenie wartości ciągłej na dyskretną odbywa się z błędem dyskretyzacji wynikającym z faktu, że wartość wielkości analogowej mniejsza niż krok kwantowania nie jest uwzględniana w procesie przekształcenia analogowo-cyfrowego.

Wartość błędu względnego przy pomiarach cyfrowych (niedokładność pomiarów ) jest odwrotnie proporcjonalna do liczby p impulsów .

n [ obr/min ]	n [ obr/s ]	f [Hz= 1/s]	p [ impulsy/obr ]	δ=1/p
405	6,75	500	74,07407407	0,0135
635	10,58333	780	73,7007874	0,013568
820	13,66667	1020	74,63414634	0,013399
1030	17,16667	1250	72,81553398	0,013733
1230	20,5	1500	73,17073171	0,013667
1358	22,63333	1630	72,01767305	0,013885
1520	25,33333	1830	72,23684211	0,013843
1700	28,33333	2050	72,35294118	0,013821
1930	32,16667	2340	72,74611399	0,013746
2130	35,5	2600	73,23943662	0,013654
2310	38,5	2780	72,20779221	0,013849
2460	41	3000	73,17073171	0,013667

W celu zwiększenia dokładności pomiarów, minimalizacji wartości błędu względnego przy cyfrowych pomiarach prędkości w których wykorzystuje się zasadę pomiaru częstotliwości należy stosować odpowiednio długie czasy pomiaru.

Ćwiczenie nr. 3:

Pomiar prędkości obrotowej przy pomocy oscyloskopu i porównanie jej z ta odczytaną z obrotomierza.

n [ obr/min ]	t [ ms ]	n=60/(k*t)	d=((n-nobl.)/n)*100
450	2,18	458,7155963	1,9
750	1,32	757,5757576	1
960	1	1000	4
1060	0,86	1162,790698	8,84
1400	0,72	1388,888889	-0,8

---