ZAK01 (Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно-оптических датчиков перемещений)
Описание файла
Документ из архива "Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно-оптических датчиков перемещений", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "радиофизика и электроника" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "рефераты, доклады и презентации", в предмете "радиоэлектроника" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "ZAK01"
Текст из документа "ZAK01"
Государственный комитет РФ по высшему образованию
Московский государственный институт электроники и математики
Кафедра ЭВА
Лабораторная работа
по курсу "Метрология и измерительная техника"
Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно-оптических датчиков перемещений.
Выполнили студенты группы С-45
Голышевский А.
Костарев В.
Куприянов Ю.
Сапунов Г.
Преподаватель
Зак Е.А.
Москва 1998
Цель работы: Освоение методик определения основных метрологических и эксплуатационных характеристик первичных измерительных преобразователей информации на примере бесконтактного волоконно-оптического датчика перемещений.
Используемое оборудование: волоконно-оптический датчик перемещения, специальный штатив с возможностью контроля перемещений, цифровой вольтметр, микрометрический винт, четыре различных типа поверхности.
Алгоритм получения результатов.
Волоконно-оптический датчик подключают к цифровому вольтметру.
Часть 1. Нахождение функции преобразования.
-
Изменяя расстояние между датчиком и поверхностью, находим положение датчика, при котором напряжение на выходе датчика будет максимальным.
-
Находим точку перегиба функции преобразования. Для этого измеряем напряжение в нескольких точках при x
max, находим, на каком интервале самое большое изменение показаний вольтметра. Точка перегиба - внутри этого интервала.
Расстояние до xmax, мкм | Показания вольтметра, В | Разность соседних показаний, В |
0 | ||
-300 | ||
-600 | ||
-900 | ||
-1200 | ||
-1500 | ||
-1800 |
Дальнейшие измерения расстояния будут вестись относительно точки х0, соответствующей напряжению ( + )/2 = В
-
Находим напряжение в 10 точках, в две стороны от х0 с шагом 100 мкм. Измерение в каждой точке производится 6 раз.
Результаты измерений и средние значения
x, мкм
U, B
Uср, В
-500
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
0,24
-400
0,38
0,37
0,37
0,36
0,37
0,37
0,37
-300
0,56
0,56
0,56
0,55
0,56
0,56
0,558333
-200
0,8
0,79
0,79
0,78
0,79
0,79
0,79
-100
1,06
1,04
1,05
1,04
1,05
1,05
1,048333
0
1,36
1,36
1,34
1,33
1,34
1,34
1,345
100
1,64
1,72
1,68
1,62
1,62
1,63
1,651667
200
2
2,01
2
1,9
1,9
1,95
1,96
300
2,25
2,3
2,26
2,2
2,19
2,2
2,233333
400
2,5
2,55
2,52
2,47
2,45
2,46
2,491667
500
2,77
2,74
2,73
2,66
2,66
2,69
2,708333
-
Для каждого расстояния находим среднеквадратическое отклонение, относительную погрешность и доверительный интервал.
Расчет погрешностей | |||
x, мкм | Среднеквадр. отклонение | Относительная погрешность | Доверительный интервал |
-500 | 0 | 0,00% | 0,000000 |
-400 | 0,006324555 | 1,71% | 0,016444 |
-300 | 0,004082483 | 0,73% | 0,010614 |
-200 | 0,006324555 | 0,80% | 0,016444 |
-100 | 0,007527727 | 0,72% | 0,019572 |
0 | 0,012247449 | 0,91% | 0,031843 |
100 | 0,040207794 | 2,43% | 0,104540 |
200 | 0,050990195 | 2,60% | 0,132575 |
300 | 0,043665394 | 1,96% | 0,113530 |
400 | 0,038686776 | 1,55% | 0,100586 |
500 | 0,045350487 | 1,67% | 0,117911 |
-
По средним значениям напряжения и с учетом доверительного интервала строим график функции преобразования датчика:
График можно аппроксимировать кубическим полиномом
,где коэффициенты определяются по формулам:
где:
j= 0,1... - номер экспериментальной точки функции преобразования;
n - число полученных значений функции преобразования (n=11);
Aj - отклик ВОД при j-ом значении входного параметра;
хi - приращение входного параметра (хi=0,1 мм).
Часть 2. Исследование влияния условий (типа поверхности) на функцию преобразования.
Измерения производятся для четырех типов поверхности: белая бумага, черная бумага и текстолит с двух сторон. Измеряем напряжение на выходе датчика в точках от x=0 до значения, при котором напряжение будет максимальным, с шагом 200 мкм.
x, мкм | Тип поверхности | |||
отражающая | белая | черная | текстолит | |
0 | 0,37 | 0,53 | 0,048 | 0,35 |
200 | 0,43 | 0,65 | 0,127 | 0,35 |
400 | 0,47 | 0,82 | 0,145 | 0,355 |
600 | 0,575 | 1,02 | 0,173 | 0,36 |
800 | 0,7 | 1,24 | 0,187 | 0,365 |
1000 | 0,89 | 1,44 | 0,2 | 0,372 |
1200 | 1,245 | 1,66 | 0,203 | 0,38 |
1400 | 1,62 | 1,8 | 0,21 | 0,38 |
1600 | 1,9 | 1,87 | 0,21 | 0,38 |
1800 | 2,15 | 1,93 | 0,205 | 0,385 |
2000 | 2,4 | 1,95 | 0,2 | 0,38 |
2200 | 2,5 | 1,94 | 0,19 | 0,375 |
2400 | 2,48 | 1,93 | 0,18 | 0,37 |
2600 | 2,47 | 1,92 |
Часть 3. Выводы.
Работа волоконно-оптического датчика зависит от состояния поверхности рабочей пластины, ее коэффициента отражения и степени рассеивания света при отражении от поверхности. Функция преобразования датчика индивидуальна для каждого сочетания датчик — поверхность. Размер (длина) рабочего участка характеристики определяется рассеиванием света от поверхности, а угол наклона — коэффициентом отражения света. Датчик характеризуется полным отсутствием влияния на объект.
Погрешность (абсолютная) микрометра при измерениях составляла 5 мкм. А погрешность вольтметра — во втором знаке после запятой, то есть при измерениях с металлической пластиной она составила до 0,05 Вольта. Вольтметр обладает тремя с половиной разрядами, но случайная погрешность из-за непрерывного изменения показаний в данном случае оказалась выше.