МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный технический университет «МАМИ»

Факультет «Автоматизация и управление»

Одобрено методической

Комиссией факультета

«Автоматизация и управление»

Харитонов В.И.

Ревонченко А.М.

Кулько А.А.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных работ по курсу «Технические измерения и приборы» для студентов, обучающихся по специальностям 210100 «Управление и информатика в технических системах», 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств» и по направлению 550200 «Автоматизация и управление».

Москва – 2006

Харитонов В.И., проф. к.т.н.

Ревонченко А.М., ст. преп.

Кулько А.А., ас. преп.

Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Технические измерения и приборы» для студентов, обучающихся по специальностям 210100 «Управление и информатика в технических системах», 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств» и по направлению 550200 «Автоматизация и управление».

Стр. 52, Рисунок 26, табл. 7, библ. 4. МАМИ, 2006 г.

В методических указаниях представлена информация, необходимая для изучения дисциплины «Технические измерения и приборы»

© Московский государственный технический университет «МАМИ»

2006 г.

Оглавление

Инструкция по технике безопасности 4

Предисловие 4

Правила подготовки студента к занятию 4

Правила оформления отчета по лабораторной работе 5

Правила сдачи лабораторных работ 5

Лабораторная работа №1 «Исследование измерительной системы с тензорезисторами» 6

Лабораторная работа №2 «Иследование индуктивного преобразователя» 14

Лабораторная работа №3 «Иследование сельсинов» 23

Лабораторная работа №4 «Исследование бесконтактных индуктивных датчиков путевого и конечного положения подвижных органов технологического оборудования» 29

Лабораторная работа №5 «Исследование системы сбора данных» 35

Литература 44

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

1. Необходимо помнить, что напряжение сети — 220в.

2. Все коммутации при помощи соединительных шнуров и проводов выполнять только на выключенным стенде.

3. После сборки схем студент должен предъявить ее для проверки преподавателю.

4. Строго придерживаться указанной в описании к работе последовательности операций и не превышать заданных величин токов, напряжений и мощностей.

5. При работе с включенным стендом избегать касания с аппаратурой и все установочные операции выполнять только при помощи тумблеров и изоляционных ручек на соответствующих регуляторах.

6. Во время работы со стендом избегать одновременного соприкосновения с заземленными предметами, например, с трубами и радиаторами центрального отопления.

7. Не производить самостоятельно никаких ремонтных работ со стендом и прочей аппаратурой, используемой в лабораторной работе: о всех неисправностях немедленно сообщать преподавателю или лаборанту.

8. По окончании работы выключить питание стенда и всей прочей аппаратов (осциллограф, ламповый вольтметр и пр.)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Данное руководство предназначено для студентов МАМИ выполняющих лабораторные работы по курсу "Информационно измерительная техника».

Руководство составлено так, что при наличии необходимых учебников и конспекта лекций, даст возможность студенту подготовиться к лабораторному занятию и провести все исследования, предусмотренные заданием.

Цель любой из лабораторных работ состоит в следующем:

- приучить студента к экспериментальным исследованиям и выполнению их в соответствии с планом;

- научить студента методам получения основных зависи­мостей опытным путем и экспериментальной проверке важнейших теоретических соотношений;

- научить студента правильному обращению с измерительной аппаратурой и пользованию ею в исследуемой схеме;

- научить студента правильно оформлять и анализировать результаты экспериментальных исследований;

- закрепить в памяти студента теоретический материал, излагаемый на лекциях и в учебниках, демонстрируя его применение в реальной обстановке экспериментального исследования.

ПРАВИЛА ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТА К ЗАНЯТИЮ

1. Студент обязан подготовиться к занятию, пользуясь данным руководством, учебниками и конспектом лекций.

2. Подготовленным к занятию считается тот студент, ко­торый:

- подготовил к занятию теоретическую часть отчета;

- умеет объяснить принцип действия и назначение дета­лей исследуемого устройства, ответил на контрольные вопро­сы;

- умеет объяснить все характеристики исследуемого уст­ройства;

- знаком по руководству с правилами пользования измерительными приборами и с помощью этого руководства может про­изводить перечисленные в работе измерения

3. Преподаватель перед занятием проверяет подготовку студентов к занятию. Недостаточно подготовленный студент к выполнению лабораторной работы не допускается, что преподаватель отмечает в лабораторном журнале. Во время рабо­ты в лаборатории этот студент готовится к занятию и под­вергается после этого в конце занятия повторной проверке. Лабораторную работу он выполняет только во внеурочное вре­мя по согласованию с преподавателем.

4. Перед началом первого лабораторного занятия студент обязан прочесть инструкцию по технике безопасности и рас­писаться об этом в журнале.

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. После сборки схемы студент должен предъявить ее для проверки преподавателю.

2. Строго придерживаться указанной в описании работы последовательности действий.

3. Не касаться луками неизолированных участков схемы, находящихся под напряжением. Наличие напряжения проверять только приборами.

4. Работа считается законченной после проверки и утвер­ждения преподавателем полученных результатов.

5. Перед уходом из лаборатории сдать рабочее место сотруднику лаборатории.

6. Если работа выполнена досрочно и безошибочно, то преподаватель может разрешить сдачу теории по данной или предыдущей лабораторной работе.

ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТА ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

1.Отчет должен быть оформлен чернилами, аккуратно, о соблюдением обозначений, приведенных в ГОСТе.

2. Графики можно оформлять простыми и цветными карандашами.

3. В целях сравнения полезно на один график помещать несколько кривых, характеризующих данное явление. На каждой кривой указать, при каких параметрах и условиях она получена.

4. Полученные кривые следует сопоставить с теоретическими, которые нанести пунктиром.

5. Отчеты, оформленные с нарушениями перечисленных правил, возвращаются студенту для переделки.

ПРАВИЛА СДАЧИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Для сдачи лабораторных работ отведено четыре часа учебных занятий.

2. К сдаче лабораторных работ допускаются студенты, правильно оформившие отчеты и получившие разрешение преподавателя.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

«ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ С ТЕНЗОРЕЗИСТОРАМИ»

1. ВВЕДЕНИЕ.

Техническому прогрессу в общем и специальном машино­строении способствовало широкое использование современных методов и средств тензометрии, которые позволили на высоком уровне решать задачи, связанные с созданием новых машин. Сложность конструктивных форм узлов и деталей современных машин, многообразие действующих на них нагрузок в подавляю­щем большинстве случаев не позволяет определять напряженное состояние расчетным путем или моделированием.

Для экспериментального определения напряженно деформи­рованного состояния узлов машин применяются методы и сред­ства, использующие различные измерительные преобразователи, среди которых важное место занимают тензопреобразователи.

Тензопреобразователи относятся к разряду преобразовате­лей, в которых наблюдается изменение сопротивления при изме­нении механической деформаций или температуры. Одной из главных трудностей в их применении является перекрестное влияние этих двух эффектов, т.е. тензопреобразователи оказы­ваются чувствительными не только к механической деформации, но и к температуре.

Для того, чтобы обеспечить высокую точность измерений, необходимо скомпенсировать влияние температуры на выходной сигнал.

2. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТЕН3ОРЕЗИСТОРОВ.

Начнем рассмотрение тензопреобразователей с проволочных тензорезисторов.

Он состоит из тонкой проволоки (константан) диаметром 20 ÷ 30 мкм, уложенной в форме решетки, что необходимо для получения более высокого сопротивления.

Решетка наклеивается на исследуемую деталь с изолирую­щим слоем между ними. Слой клея передает поверхностную дефор­мацию детали проволоке, тем самым вызывая изменение сопротив­ления проволоки, которое пропорционально деформации.

Решетка проволочного тензорезистора имеет определен­ную ширину B, что приводит к поперечной чувствительности, т.е. к изменению сопротивления тензорезистора на закруглениях решетки под действием поверхностных деформаций, направление которых перпендикулярно к главным рабочим деформациям. Боль­шое отношение длины к ширине (l/B) и тесное расположение проводников обеспечивает малое значение поперечной чувстви­тельности.

3. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ И ЛИНЕЙНОСТЬ.

Сопротивление проволоки тензорезистора в исходном состоянии равно.

,

где: ρ – удельное сопротивление;

l – длина проволоки;

S – площадь поперечного сечения проволоки;

Если по всей длине проволоки к ней приложено равномерное напряжение σ; то изменение сопротивления составит:

.

Разделив оба части уравнения на исходное сопротивле­ние R, получим:

,

что свидетельствует о том, что при конечном изменении напряжения σ изменение сопротивления вызывается изменением длины , изменением площади сечения (или диаметра проволоки ), изменением удельного сопротивления .

При коэффициенте Пуассона μ изменение площади сече­ния составит:

,

а изменение сопротивления,

.

Тензочувствйтельностъ (или чувствительность к деформации):

.