POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn			LABORATORIUM MECHANIKI DOŚWIADCZALNEJ
Ćwiczenie nr: 2	Temat ćwiczenia: Organizacja pomiarów w laboratorium.
Rok akademicki: 2000/2001		Data wykonania ćwiczenia: 31-10-2000		Grupa: 32B
Imię i nazwisko: Jarosław Ptak		Data:			Podpis:

Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest poznanie organizacji pomiarów w laboratorium, zasad przetwarzania analogowo-cyfrowego oraz wzorcowania czujników i torów pomiarowych.

1. Krótki opis kalibrowania torów pomiarowych.

Tor pomiarowy użyty w ćwiczeniu składa się z:

• Czujnika pomiarowego mocowany na obiekcie badanym

• Wzmacniacz

• Przetwornik analogowo-cyfrowy A/C

• Komputer PC

Charakterystyką statyczną toru pomiarowego nazywamy funkcję, przedstawioną na ogół w postaci wykresu, uzależniającą wartość sygnału wyjściowego y do wartości sygnału wejściowego x w warunkach ustalonych. Zaletą stosowania wzorcowania całego toru pomiarowego, przez doprowadzenie do czujnika mierzonej wielkości fizycznej, jest możliwość oszacowania błędu całego toru pomiarowego. Wadą jest konieczność każdorazowego stosowania wzorca wielkości mierzonej (kalibratora). Charakterystyką statyczną czujnika otrzymuje się metodą statycznego obciążenia czujnika znanymi wartościami wielkości mierzonej, przy równoczesnym odczycie elektrycznego sygnału wyjściowego powinny mieć dokładność większą co najmniej o jedną klasę od oczekiwanej dokładności wzorcowanego czujnika W wyniku wzorcowania odczytuje się uporządkowany ciąg wartości elektrycznych sygnału wyjściowego E_0, E_1,..., E_zn odpowiadający wartościom wzorcowanej wielkości mierzonej W_0, W_1,..., W_zn. Na podstawie par (W_i,E_i) sporządza się charakterystykę roboczą, ujmującą E=f(W_m). W praktyce pomiarowej dąży się, aby charakterystyka była liniowa. Charakterystyka robocza czujnika prócz identyfikacji wartości mierzonej na podstawie mierzonej wartości sygnału elektrycznego, spełnia również dodatkową funkcję - umożliwia ocenę błędu zera oraz histerezy czujnika.

Przetwarzanie analogowo-cyfrowe w torze pomiarowym służą do konwersji napięcia na postać cyfrową. Proces konwersji A/C składa się z trzech faz:

• Próbkowania - dokonywanie pomiarów w ściśle określonych odstępach czasu (dyskretyzacja czasu).

• Kwantyzacji - porównanie wartości sygnału ciągłego analogowego z podzieloną na przedziały wartością napięcia wzorcowego.

• Kodowania - przyporządkowanie liczbie wynikającej z kwantowania odpowiedniego kodu cyfrowego.

2. Wyniki

Kalibracja płytkami wzorcowymi u1
W górę	+1.9	1,82	2421
	+1,1	2,94	2652
	+0,5	4,46	2995
	+1,2	5.68	3216
Zerowanie	-0,11	0	2025
W dół	-2,1	-2,25	1584
	-2,5	-2,66	1501
	-3	-3,16	1397

Kalibracja czujnikiem zegarowym u u2
	Napięcie na siłowniku [V]	Napięcie na czujniku zegarowy [V]
Zerowanie	0,05	0
W górę	1,514	1,52
	3,013	3,02
	4,515	4,52
Powrót	3,009	3,01
	1,505	1,5
	0,003	0
Ściskanie	-1,51	-1,51
	-3,021	-3,01
	-4,519	-4,5
	0,004	0

Dokładność czujnika zegarowego: 0,01

Charakterystyka czujnika siły:

Siła [kN]	Napięcie [V]
0	0
5,02	1,15
7,56	1,74
	-0,11
	-0,17

C. Analiza

Równanie liniowej charakterystyki: y=1,3675x-5,3

Równanie nieliniowej charakterystyki: y=-0,0466x² + 1,4349x-5,6408

4. Wnioski

Charakterystyką wzorcowania czujników otrzymuje się metodą statycznego obciążenia czujnika znanymi wartościami wielkości mierzonej, przy równoczesnym odczycie elektrycznego sygnału wyjściowego powinny mieć dokładność większą co najmniej o jedną klasę od oczekiwanej dokładności wzorcowanego czujnika

Wzorcowanie toru pomiarowego jest bardzo ważnym elementem pomiarów. Złe jego wyskalowanie powoduje niepoprawność odczytu własności badanego obiektu. Jedną z podstawowych przyczyn błędów podczas kalibracji jest obecność drgań maszyny, występowanie elementów (np. wzmacniacz) wnoszących zakłócenia (tzw. szumy pomiarowe). W wyniku czego nie da się idealnie ustalić zera na badanych elementach toru.

---