АП ИВК 4 курс / Курсовой проект / мой / методы / Metodicheskie_ukazania_k_laboratornoy_rabote_4
.pdfФедеральное агентство по образованию Государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет авиационного приборостроения Кафедра ИИТ
Методические указания по лабораторной работе № 4 по дисциплине «Основы проектирования приборов и систем»
на тему «Моделирование работы магнитострикционного преобразователя перемещения»
Уфа – 2012
Цель работы: Проведение моделирования работы магнитострикционного преобразователя перемещения с учетом множественного гармонического состава сигнала обмотки возбуждения. Приобрести навыки гармонического анализа сигнала при помощи быстрого преобразования Фурье.
Варианты заданий:
В ходе работы требуется произвести получение значений выходного сигнала преобразователя для ряда значений перемещения. Данные значения приведены в таблице 1 для различных вариантов.
Таблица 1 Измеряемые значения перемещения
Вариант 1 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
l, м |
0,02 |
0,08 |
1 |
1,2 |
1,4 |
2,5 |
3 |
Вариант 2 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
l, м |
0,52 |
0,78 |
1,2 |
2,2 |
3,4 |
3,8 |
4 |
Вариант 3 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
l, м |
1,2 |
1,5 |
1,9 |
2,4 |
2,7 |
2,9 |
3,5 |
Параметры генератора импульсного сигнала приведены в таблице 2, параметры конфигурации звуковода магнитострикционного датчика – на рис. 1 (б).
Коэффициент усиления на входе возбуждающей обмотки выбирается достаточным для преодоления порога чувствительности (>5 В).
Частота дискретизации для всех вариантов задания устанавливается равной 1000 Гц.
Таблица 2 Параметры генератора импульсного сигнала
|
Амплитуда |
Задержка |
Развертка |
Ширина |
|
Вариант |
фронта имп., |
||||
имп., В |
осц., мс |
имп., мс |
|||
|
мс |
||||
|
|
|
|
||
1 |
1 |
2,5 |
10 |
1 |
|
2 |
1 |
2 |
10 |
2 |
|
3 |
2 |
2 |
10 |
1 |
Значения амплитуды для каждой гармоники выставляются произвольно.
2
Ход работы:
Лицевая панель (ЛП) стенда и его блок-диаграмма (БД) разделены на ряд функциональных блоков, назначение которых описано в таблице 4 (для ЛП) и таблице 5 (для БД). Функциональные блоки лицевой панели представлены на рис. 1 (а), блок-диаграммы – на рис. 2.
(а)
(б)
Рис. 1 Лицевая панель ВП
3
Таблица 3 Описание блоков ЛП ВП
Номер функционального блока |
Описание/назначение |
1 |
Блок конфигурирования генератора |
|
импульсного сигнала; предназначен |
|
для подачи на вход возбуждающей |
|
обмотки единичного импульса с |
|
целью инициирования прямого |
|
эффекта магнитострикции |
|
(деформации звуковода) |
2 |
Блок настройки частоты |
|
дискретизации гармонического |
|
сигнала на катушке возбуждения |
3 |
Блок установки коэффициента |
|
усиления импульса, подаваемого на |
|
вход катушки возбуждения |
4 |
Блок настройки амплитуды гармоник |
|
сигнала катушки возбуждения |
5 |
Блок настройки параметров |
|
звуковода, задания величины |
|
перемещения и индикации выходных |
|
параметров: скорости |
|
распространения акустического |
|
сигнала в звуководе и времени |
|
задержки распространения (времени |
|
между излучением сигнала обмоткой |
|
возбуждения и приемом сигнальной |
|
обмоткой) |
6 |
Блок осциллограмм выхода |
|
импульсного генератора, обмоток |
|
возбуждения и приема |
7 |
Блок регистрации входного значения |
|
перемещения и выходного значения |
|
времени задержки, предназначенный |
|
для построения передаточной |
|
характеристики прибора |
8 |
Блок спектрограммы, получаемой в |
|
результате преобразования Фурье |
|
4 |
Рис. 2 Блок-диаграмма ВП Таблица 4 Описание блоков БД ВП
Номер функционального блока |
Описание/назначение |
1 |
Подсхема генератора импульсного |
|
сигнала |
2 |
Подсхема входного усилителя |
3 |
Подсхема интегратора импульсного |
|
5 |
Номер функционального блока |
Описание/назначение |
|
сигнала (имитация порога |
|
срабатывания катушки возбуждения) |
4 |
Подсхема настройки параметров |
|
гармонического сигнала катушки |
|
возбуждения и его генерации |
5 |
Подсхема имитации сигнала |
|
приемника, задания параметров |
|
звуковода и индикации выходных |
|
параметров прибора: скорости |
|
распространения акустического |
|
сигнала в звуководе и времени |
|
задержки распространения |
6 |
Подсхема регистрации |
|
сопоставленных данных величины |
|
перемещения и времени задержки |
|
сигнала |
7 |
Подсхема быстрого преобразования |
|
Фурье |
В последующих пунктах представлено детальное описание состава и параметров вышеуказанных блоков блок-диаграммы виртуального прибора. Взаимное соединение блоков и их элементов выполнять в соответствии с рис. 2.
Блок 1: Генератор импульсов
Структура блока генератора импульсов представлена на рис. 3. Элементный состав в номенклатуре LabView и описание атрибутов соответствующих элементов приведено в таблице 5.
6
Рис. 3 Импульсный генератор
Таблица 5 Элементный состав генератора импульсов
Значок элемента |
Название элемента |
|
Атрибуты |
|
|
|
Numeric |
Control |
(числовое |
Значение |
по |
|
значение) |
|
варианту |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pulse |
pattern |
(импульсный |
Атрибуты задаются |
|
|
источник сигнала) |
|
блоками NumCtrl |
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок 2: Входной усилитель
Структура блока входного усилителя представлена на рис. 4. Элементный состав и описание атрибутов соответствующих элементов приведено в таблице 6.
7
Рис. 4 Входной усилитель
Таблица 6 Элементный состав входного усилителя
Значок элемента |
Название элемента |
|
Атрибуты |
|
|
|
Numeric |
Control |
(числовое |
Значение |
по |
|
значение) |
|
|
варианту |
|
|
|
|
|
|
|
|
Multiply (умножитель) |
|
Отсутствуют |
|
|
|
|
|
|
|
|
Блок 3: Интегратор импульсного сигнала
Структура блока импульсного интегратора представлена на рис. 5. Элементный состав и описание атрибутов соответствующих элементов приведено в таблице 7.
Рис. 5 Импульсный интегратор
Таблица 7 Элементный состав импульсного генератора
Значок элемента |
Название элемента |
Атрибуты |
|
|
Greater (элемент сравнения |
Значение |
по |
|
«Больше») |
варианту |
|
|
Convert to dynamic data |
Отсутствуют |
|
|
(преобразователь логического |
|
|
|
значения в динамический ряд) |
|
|
|
Time domain math (Numeric) |
Вид выполняемой |
|
|
|
математической |
|
|
|
операции: |
|
|
|
интегрирование |
|
|
|
(Integral); |
|
|
|
Режим |
счета: |
|
|
последовательный; |
|
|
8 |
|
|
Значок элемента |
Название элемента |
Атрибуты |
|
|
|
Прочие параметры |
|
|
|
– по умолчанию |
|
|
Convert from dynamic data |
Тип |
|
|
|
преобразования |
– |
|
|
1D array scalar |
- |
|
|
automatically |
|
На второй вход сравнения элемента типа Greater подается сигнал с элемента Numeric constant со значением равным 5 (см. рис. 2).
Блок 4: Обмотка возбуждения
Структура блока обмотки возбуждения представлена на рис. 6. Элементный состав и описание атрибутов соответствующих элементов приведено в таблице 8.
Оператор ** в формуле соответствует операции возведения в степень.
Рис. 6 Обмотка возбуждения
9
Таблица 8 Элементный состав обмотки возбуждения
Значок элемента |
Название элемента |
Атрибуты |
|
Knob (аналоговый |
Произвольное |
|
регулятор) |
значение |
|
|
(различное |
|
|
для каждой |
|
|
гармоники) |
|
Multiply (умножитель) |
Отсутствуют |
|
|
|
|
Divide (деление) |
Отсутствуют |
|
Цикл For Loop |
По |
|
|
умолчанию |
|
|
Параметр N; |
|
|
задается |
|
|
блоком |
|
|
Numeric |
|
|
constant |
|
Numeric constant |
По схеме на |
|
|
рис. 5 |
|
To double precision |
Отсутствуют |
|
float (конвертация |
|
|
значения в формат |
|
|
double) |
|
|
Formula node (блок |
Код согласно |
|
формулы) |
схеме; |
|
|
Входы: f, t, |
|
|
a1, a2, a3, a0; |
|
|
Выход: y |
|
Numeric control |
Тип данных: |
|
|
Integer 32 |
|
|
|
В блоке используется цикл типа For Loop, данный цикл завершает выполнение при достижении параметра N предельного значения. Элемент цикла i отвечает за итерации цикла.
Блок 5: Обмотка приема
10