
- •Технические измерения и приборы
- •1. ИНФОРМАЦИЯ О ДИСЦИПЛИНЕ
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Наличие материалов в учебно-методической разработке
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •2. Рабочие учебные материалы
- •Раздел 2. АНАЛОГОВЫЕ ПЕРВИЧНЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
- •Раздел 4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ МИКРОМАШИНЫ
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины
- •2.5. Практический блок
- •3.1. Библиографический список
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Общие указания к выполнению контрольной работы
- •4.2. Задание 1
- •4.3. Задание 2
- •4.4. Итоговый контроль
- •СОДЕРЖАНИЕ
- •Редактор И.Н. Садчикова
30
4.Блок контроля освоения дисциплины
4.1.Общие указания к выполнению контрольной работы
Всоответствии с учебным планом по дисциплине «Технические измерения и приборы» студенты специальности 210200 очно-заочной и заочной формы обучения выполняют контрольную работу. Контрольная работа состоит из двух заданий.
Написание работы – самостоятельный творческий процесс, способствующий усвоению пройденного материала.
Контрольная работа является важнейшей частью изучаемого курса, так как в процессе выполнения студент приобретает практические навыки составления и расчета систем автоматического измерения и контроля.
Пояснительная записка оформляется с использованием ПЭВМ на листах формата А4 14 шрифтом с межстрочным интервалом 1.5. Размеры полей: левого – 30 мм, правого – 15 мм, верхнего и нижнего
20 мм.
На титульном листе указывается наименование предмета, специальность, шифр, фамилия, имя и отчество студента.
Вработе должны быть приведены исходные данные для заданного варианта. Номера вариантов соответствуют последней цифре шифра студента, а вид регулируемых параметров – предпоследней цифре шифра.
Работа должна иметь сквозную нумерацию страниц и рисунков. При использовании в записке формул, справочных данных необходимо делать ссылки на литературные источники (название источника, номер таблицы или страницы). Следует избегать сокращения слов. В конце записки делается список использованной литературы и оглавление.
Содержание пояснительной записки излагается в ясной и сжатой форме, технически грамотным языком на одной стороне листа с тем, чтобы с другой стороны можно было внести дополнения или исправления после рецензирования.
Контрольная работа может быть зачтена, если она не содержит принципиальных ошибок, выполнена аккуратно и удовлетворяет всем вышеперечисленным требованиям.
31
4.2. Задание 1
Подробно рассмотреть и описать первичные измерительные преобразователи на заданном принципе действия и виде измеряемых величин по следующей схеме.
1.Физические явления, используемые данной группой измерительных преобразователей;
2.Разновидности и особенности конструкции;
3.Основные метрологические характеристики измерительных преобразователей;
4.Схемы включения преобразователей и расчетные соотношения для них;
5.Основные источники погрешностей и методы их компенсации. Тип преобразователя выбирается в соответствии с последней
цифрой шифра, область применения – в соответствии с предпоследней. В табл. 1 приведены исходные данные для вариантов.
Таблица 1
|
|
|
|
|
Последняя цифра шифра |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид преобразова- |
0, 5 |
1, 6 |
2 |
7 |
7 |
3, 8 |
3, 8 |
7 |
4, 9 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Резистивные |
Индуктивные |
Трансформаторные |
Емкостные |
Магнитоупругие |
Индукционные |
Термопары |
Пьезоэлектрические |
Оптоэлектронные |
|||
|
теля |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перемеще- |
|
|
1, 6, |
|
|
|
|
|
|
|
|
ния линейные |
4, 9 |
1, 6 |
|
- |
1, 5 |
- |
- |
4, 9 |
||
|
0 |
|
|||||||||
|
(>10-3 м) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
цифра |
Перемеще- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ния линейные |
3, 8 |
2, 7 |
4, 9 |
0, 4, 7 |
|
- |
- |
- |
3, 8 |
||
(<10-3 м) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Предпоследняя |
Перемещения |
2, 7 |
3, 8 |
3, 8, |
2, 5, 8 |
|
2, 6 |
- |
- |
2, 7 |
|
угловые |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Скорости и |
- |
|
|
|
- |
3, 7, 9 |
- |
6, 9 |
1, 6 |
|
|
ускорения |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Силы |
6 |
4, 9 |
2, 7 |
|
1, 3 |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Моменты |
1 |
5, 0 |
|
|
- |
- |
- |
- |
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура |
0, 5 |
- |
|
|
- |
- |
4, 8, |
- |
0, 5 |
|
|
|
|
0 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32
4.3.Задание 2
4.3.1.Исходные данные второго задания
Расчет сходимости процесса поочередного уравновешивания мостовой схемы двумя регулирующими органами.
Для измерения прогиба резца используется индуктивный датчик с индуктивностью L и активным сопротивлением R1. Индуктивный датчик включен в мостовую схему переменного тока с предварительным автоматическим аналоговым поочередным уравновешиванием по двум параметрам. Структурная схема системы состоит из источника питания мостовой схемы переменным напряжением, усилителя напряжения разбаланса мостовой схемы, индикатора равновесия и двух двигателей, роторы которых через редукторы соединены с регулирующими потенциометрами Ri и Rj, мостовой схемы. При этом в плечо ас мостовой схемы включен индуктивный датчик (Z1=R1+iωL); в плечо ad – потенциометр R2 (Z2 = R2); в плечо db – потенциометр R3 с параллельно
|
|
R |
1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
iωC |
|
|||||||
соединенным конденсатором С |
Z3 = |
3 |
|
|
|
|
; в плечо cb – |
||
|
|
1 |
|
|
|||||
|
|
R3 |
+ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
iωC |
|
потенциометр R4 (Z4 = R4). Диагонали: аb – питания, cd – измерительная.
В табл. 2 приведены исходные данные для десяти вариантов.
Таблица 2
Номер варианта |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Индуктивность датчика |
0,01 |
0,02 |
0,03 |
0,04 |
0,05 |
0,06 |
0,07 |
0,08 |
0,09 |
0,1 |
|
L, Гн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Активное сопротивление |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
|
R1, Ом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угол нечувствительности |
3 |
5 |
7 |
9 |
11 |
13 |
12 |
10 |
8 |
6 |
|
ε, º |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Начальный разбаланс |
1,0 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
|
мостовой схемы Uнач, В |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Конечный разбаланс |
0,001 |
0,002 |
0,004 |
0,006 |
0,008 |
0,01 |
0,012 |
0,014 |
0,016 |
0,018 |
|
мостовой схемы Uконечн, В |
В табл. 3 указаны регулируемые параметры мостовой схемы.
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
Предпоследняя |
0, 1, 2 |
3, 4 |
5, 6, 7 |
8, 9 |
|
цифра шифра |
|||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Регулируемые |
R2, R3 |
R2, C |
R4, R3 |
R4, C |
|
параметры |
|||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|

33
4.3.2.Методические указания
квыполнению контрольной работы Задание 2
Вконтрольной работе требуется найти величины сопротивлений R2, R3, R4, емкость С, рассчитать число циклов поочередного уравновешивания и нарисовать электрическую схему моста.
Максимальная чувствительность мостовой схемы достигается при
Z1 = Z2 = Z3 = Z4 .
Так как
Z1 = R1 +iωL,
а Z2 = R2 и Z4 = R4, то
Z |
1 |
|
= R2 |
+ (ωL)2 |
= R = R . |
|
|
||||||
|
|
1 |
|
2 |
4 |
Для определения величин R3 и C воспользуемся условием равновесного состояния мостовой схемы:
Z1Z3 = Z2 Z4 .
После подстановки комплексных значений сопротивлений и ряда преобразований получим условие равновесия мостовой схемы в комплексной форме:
LRC 3 −i Rω3CR1 = R2 R3 R4 −i Rω2 CR4 ,
где ω = 2 π f – круговая частота питающего мостовую схему напряжения
(f = 5 · 103 Гц).
Разделив вещественную мнимую части, получим два уравнения равновесного состояния мостовой схемы:
R1R3 = R2 R4 .
L C = R2 R4
Определяем R3 и С:
R = |
R2 R4 |
, |
C = |
L |
. |
|
|
||||
3 |
R1 |
|
|
R2 R4 |
|
|
|
|
34
Зная все параметры мостовой схемы, можно определить угол сходимости мостовой схемы по формуле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
∂H |
|
|
|
b |
∂H |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∂R j |
|
|
|
|
|
|
|
||||
γc = arg |
∂H |
−arg |
∂H |
или |
γc = arctg |
|
|
−arctg |
∂Ri |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
∂H |
|
|
∂H |
|
||||||||||||
∂Rj |
∂Ri |
a |
a |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
∂R |
j |
|
|
|
∂R |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|||
где: Н = Z1Z3 – Z3Z4, или после подстановки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
R R |
− R |
R |
4 |
|
|
|
|
|
|||
|
H = R3 |
|
|
|
− R2 R4 |
|
− i |
3 1 |
|
2 |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|||
|
|
C |
ωC |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rj и Ri – регулируемые параметры; a и b – численные значения вещественной и мнимой частей частной производной функции Н по первому и второму параметру соответственно.
Вобщем случае процесс поочередного уравновешивания состоит в построении на плоскости уравновешивания последовательности положений выходных потенциальных точек мостовой схемы после каждой регулировки и подсчета числа регулировок, необходимых для достижения минимального значения напряжения разбаланса мостовой схемы.
Вслучае линейных статических характеристик мостовой схемы число регулировок может быть определено из следующего выражения:
|
lg |
Ucd нач |
|
|||
n = |
Ucd конечн |
|
|
, |
||
lg |
|
cosε |
||||
|
|
|
||||
|
cos(γc −ε) |
|
|
где Ucd нач – величина начального разбаланса мостовой схемы; Ucd конеч – величина конечного разбаланса мостовой схемы; ε – угол нечувствительности индикатора равновесия.