plik


ÿþPodstawy miernictwa - laboratorium Badanie czujników ci[nienia SkBad sekcji: PaweB Kufel Arkadiusz Jurczyk Kamil KrzystaBa Szymon Kraut Politechnika Zlska w Gliwicach, wydziaB Mechaniczny Technologiczny Automatyka i Robotyka 1. Wstp teoretyczny W przemy[le (tak|e w praktyce laboratoryjnej) pomiary ci[nienia oprócz pomiarów temperatury nale| do najcz[ciej wykonywanych pomiarów w procesach produkcyjnych. Pomiary te dotycz zarówno ci[nieD statycznych jak i dynamicznych cieczy i gazów, przy pomiary zmiennych ci[nieD dokonywane s rzadziej. Do pomiaru ci[nieD wykorzystuje ró|norodne zjawiska fizyczne zachodzce w gazach, cieczach lub ciaBach staBych na zmian ci[nienia np. rozszerzalno[, zmiany temperatury, odksztaBcenie, zmiany czstotliwo[ci drgaD, zmiany przewodnictwa w póBprzewodnikach, wBa[ciwo[ci propagacji fal akustycznych optycznych itp. Z ró|norodno[ci tych zjawisk wynika mnogo[ konstrukcji i wBa[ciwo[ci manometrów. Ze wzgldu na prostot konstrukcji, du| niezawodno[ i praktycznie liniow zale|no[ wskazaD od mierzonego ci[nienia rozpowszechnione s manometry w których wykorzystuje odksztaBcenie elementu spr|ystego. Elementem spr|ystym mo|e by specjalnie spBaszczona rurka metalowa (rurk Bourdona), membrana, mieszek lub inna skomplikowana konstrukcja. Manometry te pozwalaj mierzy ci[nienia statyczne niepewno[ci (0,5 ÷ 5)%, a ich konstrukcja pozwala w Batwy sposób przetwarza Rysunek 1: Manometr z rurk Bourdona odksztaBcenie rurki na sygnaB elektryczny przy pomocy rezystancyjnego lub indukcyjno[ciowego przemieszczenia. Ma to istotne znaczenie w automatyzacji procesów przemysBowych. 2 RozdziaB: Wstp teoretyczny 2. Schemat stanowiska do przeprowadzania pomiarów Ci\arki Manometr z rurk Manometr Bourdona tensometryczny TBok VC Naczynie wyrównawcze Wzm. mostka Pompa hamulcowa 3. Obliczenie wpBywu histerezy dla obci|eD dBugotrwaBych Podczas tego do[wiadczenia zbadano dwa czujniki ci[nienia: miernik z rurk Bourdona oraz miernik tensometryczny puszkowy. Otrzymano nastpujce wyniki pomiarów: Obci|enie zadane Odczyt z miernika z Odczyt z miernika Godzina o której ci|arkami [Atm] rurk Bourdona [bar] tensometrycznego [V] dokonano pomiaru 0,2 0,50 0,0607 1038 6,0 6,12 0,6274 6,0 6,16 0,6203 1129 0,2 0,58 0,0704 WpByw histerezy okre[la wskaznik histerezy dla obci|eD dBugotrwaBych: gdzie to ró|nica wskazaD czujnika na pocztku i koDcu do[wiadczenia, a to najwy|sze odczytane wskazanie w trakcie caBego do[wiadczenia. Wyniki obliczeD przedstawiono w tabeli: z rurk Bourdona 1,299% WpByw histerezy w przypadku czujnika: tensometrycznego 1,546% 3 RozdziaB: Schemat stanowiska do przeprowadzania pomiarów Powy|sze dane przedstawione w postaci wykresu: Charakterystyki statyczne czujników 7 0,7 6 0,6 5 0,5 4 0,4 3 0,3 2 0,2 rurka Bourdona (lewa o[) 1 0,1 miernik puszkowy (prawa o[) 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Zadane ci[nienie [Atm] 4. Badanie charakterystyk czujników: z rurk Bourdona i tensometrycznego Celem tego do[wiadczenia jest zbadanie charakterystyk czujników. Pomiary dokonano zarówno zwikszajc jak i zmniejszajc warto[ ci[nienia. Wyniki pomiarów zebrano w poni|szej tabeli: Rurka Bourdona [bar] Miernik tensometryczny [V] Ci[nienie zadane obci\eniem [Atm] w gór w dóB w gór w dóB 0,2 0,44 0,50 0,062 0,061 0,3 0,58 0,60 0,07 0,07 0,4 0,66 0,70 0,079 0,08 0,5 0,78 0,78 0,089 0,09 1,0 1,26 1,30 0,137 0,138 1,5 1,74 1,78 0,186 0,187 2,0 2,26 2,28 0,235 0,235 2,5 2,74 2,76 0,283 0,284 3,0 3,28 3,20 0,332 0,332 3,5 3,70 3,72 0,381 0,381 6,0 6,14 6,14 0,626 0,626 4 Odczyt [V] Odczyt [bar] RozdziaB: Badanie charakterystyk czujników: z rurk Bourdona i tensometrycznego Za pomoc programu komputerowego (Excel) obliczono parametry liniowej funkcji aproksymujcej: Rurka Bourdona  zwikszajc ci[nienie 7 6 5 4 3 2 rurka Bourdona 1 Liniowy (rurka Bourdona) y = 0,9811x + 0,2795 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Ci[nienie zadane obci|eniem [Atm] Rurka Bourdona  zmniejszajc ci[nienie 7 6 5 4 3 2 rurka Bourdona 1 Liniowy (rurka Bourdona) y = 0,9720x + 0,3132 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Ci[nienie zadane obci|eniem [Atm] 5 Ci[nienie wskazane przez rurk Bourdona [bar] Ci[nienie wskazane przez rurk Bourdona [bar] RozdziaB: Badanie charakterystyk czujników: z rurk Bourdona i tensometrycznego Miernik tensometryczny  zwikszajc ci[nienie 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 miernik tensometryczny 0,1 Liniowy (miernik tensometryczny) y = 0,09753x + 0,03997 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Ci[nienie zadane obci|eniem [Atm] Miernik tensometryczny  zmniejszajc ci[nienie 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 miernik tensometryczny 0,1 Liniowy (miernik tensometryczny) y = 0,09736x + 0,04084 0 0 1 2 3 4 5 6 7 Ci[nienie zadane obci|eniem [Atm] 6 Odczyt z woltomierza poBczonego z czujnikiem [V] Odczyt z woltomierza poBczonego z czujnikiem [V] RozdziaB: Badanie charakterystyk czujników: z rurk Bourdona i tensometrycznego Po wyznaczeniu bBdu nieliniowo[ci otrzymano nastpujcy wykres: BBdy nieliniowo[ci 0,06 0,04 0,02 0 0 1 2 3 4 5 6 -0,02 -0,04 -0,06 rurka Bourdona - w gór rurka Bourdona - w dóB miernik tensometryczny - w gór miernik tensometryczny - w dóB -0,08 Ci[nienie zadane obci|nikami [Atm] Wnioski: " najpewniejsze wyniki pomiarów obserwujemy w przypadku czujnika puszkowego tensometrycznego " najwiksze odchylenia obserwujemy w przypadku odczytów z miernika z rurk Bourdona, jednak wyniki tych odczytów opatrzone s niedokBadno[ci ludzkiego oka 7 RozdziaB: Badanie charakterystyk czujników: z rurk Bourdona i tensometrycznego 5. Badanie charakterystyk czujnika piezorezystancyjnego Celem do[wiadczenia jest wyznaczenie charakterystyk piezorezystancyjnego czujnika ci[nienia dla ró|nych warto[ci nastaw oporników dekadowych w mostku. W tabeli poni|ej zebrano dane uzyskane podczas do[wiadczenia. Ci[nieniomierz lekarski miaB za zadanie jedynie wyznaczanie momentów w których dokonywane byBy wBa[ciwe pomiary, zatem warto[ci odczytane z tego miernika nie s istotne w dalszych obliczeniach. Wykresy s zale|no[ciami odczytanego napicia do odczytu z ci[nieniomierza wzorcowego. Warto[ci nastaw Odczyt z Odczyt z Odczyt napicia oporników ci[nieniomierza ci[nieniomierza nierównowagi mostka dekadowych wzorcowego [kPa] lekarskiego [kPa] [mV] 40,13 40 -64,80 37,40 38 -67,70 35,58 36 -69,80 33,72 34 -72,13 31,65 32 -74,55 29,44 30 -76,69 27,55 28 -79,21 25,44 26 -81,53 RS1 = 450 23,40 24 -83,94 RS2 = 0 21,28 22 -86,38 19,32 20 -88,59 17,13 18 -91,05 15,27 16 -93,24 13,13 14 -95,50 11,02 12 -98,06 8,93 10 -100,4 6,68 8 -102,86 4,81 6 -105,15 2,51 4 -107,60 0,01 0 -110,65 8 RozdziaB: Badanie charakterystyk czujnika piezorezystancyjnego Warto[ci nastaw Odczyt z Odczyt z Odczyt napicia oporników ci[nieniomierza ci[nieniomierza nierównowagi mostka dekadowych wzorcowego [kPa] lekarskiego [kPa] [mV] 39,46 40 -27,43 37,47 38 -29,94 35,36 36 -32,24 33,42 34 -34,57 31,28 32 -36,96 29,22 30 -39,27 27,15 28 -41,63 25,16 26 -43,97 RS1 = 300 23,20 24 -46,16 RS2 = 0 21,18 22 -48,57 19,12 20 -50,75 17,11 18 -53,05 15,14 16 -55,54 13,18 14 -57,69 11,09 12 -60,03 9,08 10 -62,38 7,14 8 -64,94 5,12 6 -67,37 2,71 4 -69,51 0,006 0 -72,67 38,84 40 10,66 36,60 38 8,12 34,61 36 6,02 32,75 34 3,94 30,78 32 1,62 28,82 30 -0,54 26,85 28 -2,84 24,94 26 -5,08 RS1 = 150 22,93 24 -7,43 RS2 = 0 20,96 22 -9,67 18,95 20 -11,90 17,13 18 -14,17 15,14 16 -16,34 13,13 14 -18,74 11,14 12 -20,92 9,13 10 -23,38 7,19 8 -25,67 5,50 6 -27,57 2,97 4 -30,51 0,01 0 -33,79 9 RozdziaB: Badanie charakterystyk czujnika piezorezystancyjnego Warto[ci nastaw Odczyt z Odczyt z Odczyt napicia oporników ci[nieniomierza ci[nieniomierza nierównowagi mostka dekadowych wzorcowego [kPa] lekarskiego [kPa] [mV] 39,63 40 51,56 37,02 38 49,18 34,59 36 46,54 33,02 34 44,16 30,83 32 41,81 28,75 30 39,80 26,78 28 37,23 24,94 26 35,05 RS1 = 0 22,95 24 32,66 RS2 = 0 20,99 22 30,57 19,05 20 28,13 17,06 18 25,81 15,09 16 23,65 13,13 14 21,35 11,19 12 19,08 9,08 10 16,66 7,21 8 14,37 5,20 6 12,08 3,16 4 9,64 0,01 0 6,19 39,01 40 91,12 36,70 38 88,24 34,84 36 86,19 32,70 34 83,71 30,78 32 81,18 28,82 30 79,04 26,78 28 76,70 24,79 26 74,40 RS1 = 0 22,86 24 72,26 RS2 = 150 20,89 22 69,80 18,97 20 67,82 16,98 18 65,42 14,97 16 63,13 12,98 14 60,84 10,99 12 58,43 8,80 10 56,03 6,96 8 53,75 4,93 6 51,36 2,69 4 48,83 0,01 0 45,90 1 0 RozdziaB: Badanie charakterystyk czujnika piezorezystancyjnego Warto[ci nastaw Odczyt z Odczyt z Odczyt napicia oporników ci[nieniomierza ci[nieniomierza nierównowagi mostka dekadowych wzorcowego [kPa] lekarskiego [kPa] [mV] 39,56 40 37,25 38 35,23 36 33,07 34 31,13 32 29,02 30 117,8 26,88 28 115,22 24,87 26 113,05 RS1 = 0 22,9 24 110,8 RS2 = 300 20,96 22 108,5 18,97 20 106,23 16,96 18 104,01 14,92 16 101,65 12,88 14 99,3 10,92 12 96,91 8,85 10 94,6 6,84 8 92,32 4,75 6 89,9 2,64 4 87,37 0,01 0 84,58 Nastpnym krokiem jest naniesienie danych na wykresy i wyznaczenie liniowych aproksymacji charakterystyk: 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 -20 -40 -60 -80 -100 y = 1,143x - 110,6 -120 RS1 = 450, RS2 = 0 1 1 RozdziaB: Badanie charakterystyk czujnika piezorezystancyjnego 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 y = 1,148x - 72,84 -80 RS1 = 300, RS2 = 0 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 y = 1,150x - 33,83 -40 RS1 = 150, RS2 = 0 1 2 RozdziaB: Badanie charakterystyk czujnika piezorezystancyjnego RS1 = 0, RS2 = 0 60 50 40 30 20 10 y = 1,159x + 6,103 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 RS1 = 0, RS2 = 150 100 90 80 70 60 50 40 30 20 y = 1,158x + 45,74 10 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1 3 RozdziaB: Badanie charakterystyk czujnika piezorezystancyjnego RS1 = 0, RS2 = 300 140 120 100 80 60 40 20 y = 1,148x + 84,46 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Nastpnym krokiem jest utworzenie wykresu bBdów aproksymacji: 1 4 RozdziaB: Badanie charakterystyk czujnika piezorezystancyjnego Wykres bBdów aproksymacji 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 -0,1 -0,2 RS1=450, RS2=0 RS1=300, RS2=0 -0,3 RS1=150, RS2=0 RS1=0, RS2=0 -0,4 RS1=0, RS2=150 RS1=0, RS2=300 -0,5 1 5 RozdziaB: Badanie charakterystyk czujnika piezorezystancyjnego Wnioski: " nastawem dajcym najmniej pewne wyniki jest {RS1 = 0, RS2 = 0} " zmiany rezystancji powinny znaczco wpBywa na zmniejszenie bBdów aproksymacji, jednak przeprowadzone badania nie wykazaBy takiej zale|no[ci; jedynie przy nastawie {RS1=0, RS2=300} mo|na zaobserwowa popraw, ale liczba pomiarów byBa wtedy mniejsza (ze wzgldu na ograniczenie zakresu woltomierza) 1 6 RozdziaB: Badanie charakterystyk czujnika piezorezystancyjnego

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Podstawy miernictwa
Podstawy Miernictwa
moje sprawko 15 3
2014 15 Makro 2S ćwiczenie 3 4 Mierniki makroekonomiczne
Podstawy Metrologii Sprawdzanie miernikow metoda kompensacyjna Protokol
podstawy rachunkowości 15 godzin 2
Wyklad 15 podstawy szczegolnej teorii wzglednosci
2 15 Podstawy korozji (v4)
Podstawy Inż Konstrukcji Betonowych VII s I st studia stacjonarne przykładowe pytania na kolokwium 2
ASEUT 15 2016 MGR S1 PODSTAWOWE OBIEKTY REGULACJI W INSTALACJACH HYDRAULICZNYCH UCZ W1
311[15] Z1 02 Wykonywanie podstawowych zabiegów obróbki i spajania materiałów

więcej podobnych podstron