3. Содержание отчета

1. Схема лабораторной установки

2. Таблицы наблюдений

3. График систематической погрешности МП

4. График систематической погрешности ЛДГ

5. Выводы по работе

Лабораторная работа №2

Высокоточный динамический гониометр

Цель работы – исследование погрешности динамического гониометра

1. Общие положения Описание лабораторной установки

На рис. 1 представлена блок-схема динамического гониометра.

Рисунок 1 Блок-схема динамического гониометра:

1 – многогранная призма; 2 – нуль-индикатор; 3 – поворотная платформа, 4 – шпиндель, 5 – ОДУ, 6 – двигатель, 7 – кольцевой лазер, 8 – блок электроники, 9 – система управления двигателем, 10 – персональный компьютер.

На шпинделе динамического гониометра расположены КЛ (7), измерительная решетка ОДУ (5) и многогранная призма (МП) (1). На статоре динамического гониометра расположены считывающие головки ОДУ и нуль-индикатор (НИ) (2) оптически связанный с МП. НИ вырабатывает импульсы в моменты времени, когда очередная грань призмы перпендикулярна пучку. Шпиндель (4) приводится во вращение приводом, состоящим из двигателя (6) и системы управления двигателем (9). Выходные сигналы КЛ, ОДУ и НИ проходят через соответствующие преобразователи сигналов и направляются в интерфейс (8), осуществляющий предварительную обработку данных и передачу их в персональный компьютер (10).

Часть системы, включающая НИ, МП и поворотную платформу, не участвует в проведении эксперимента.

В этом случае погрешность динамического гониометра включает погрешности КЛ и ОДУ. Основными источниками систематической погрешности КЛ являются магнитное поле и влияние вертикальной составляющей скорости вращения Земли и сдвига нуля КЛ, возникающих при наличии нестабильности скорости вращения.

Алгоритм измерений угла в лазерной динамической гониометрии определяется выражением:

,

где

; .

, − число периодов выходного сигнала КЛ, приходящихся на интервал времени, определяемый отметчиком угла, и за время полного оборота, соответственно; − частота выходного сигнала.

Фазо-временной метод измерений в лазерной гониометрии позволяет уменьшить погрешность измерений. Он заключается в том, что наряду с измерением фазы выходного сигнала КЛ производится измерение интервалов времени, сформированных выходными сигналами датчика угла. Блок-схема фазо-временного метода приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 Блок-схема фазо-временного метода измерений

В случае, когда скорость вращения постоянна, систематической погрешности не возникает. В реальном приборе, когда имеется внутриоборотная нестабильность скорости вращения, возникает систематическая составляющая погрешности измерения угла. Эта погрешность носит мультипликативный характер и на угле в 2 равна нулю. Основной вклад в систематическую погрешность измерений вносит слагаемое, пропорциональное вертикальной составляющей скорости вращения Земли . Так как на широте места известна с высокой точностью, то систематическая погрешность измерений уменьшается алгоритмически.

Алгоритм измерения угла при компенсации влияния вертикальной составляющей скорости вращения Земли:

,

где − текущее время измерения, − время полного оборота.