Реферат: Исследование функций преобразования и метрологоческих характеристик бесконтактых волоконно-оптических датчиков перемещений - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Исследование функций преобразования и метрологоческих характеристик бесконтактых волоконно-оптических датчиков перемещений

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 801 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!

Узнайте стоимость написания уникальной работы




МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И

МАТЕМАТИКИ

















МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по курсу "Основы метрологии и измерительной техники".















Факультет автоматики и

вычислительной техники

Кафедра "Электронно-

вычислительная аппаратура




Москва - 1998




Изучение и исследование средств измерений электрических и неэлектрических величин.


Методические указания к лабораторным работам являются составной частью программы по дисциплине "Основы метрологии и измерительной техники " , изучаемой студентами 2-го курса специальности 2101 - ЭВМ. системы , комплексы и сети.


Лабораторные работы выполняются в объеме 18 часов.


Основным содержанием лабораторных работ является получение практических навыков работы с современными измерительными приборами, изучение методик определения основных метрологических характеристик измерительных преобразователей и построение алгоритмов практического применения преобразователей в системах с электронно-вычислительной аппаратурой.




























Часть 2-3. Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно- оптических датчиков перемещений.


1.Цель работы, ее краткое содержание.

Целью данной работы является освоение методик определения основных метрологических и эксплуатационных характеристик первичных измерительных преобразователей информации на примере бесконтактного волоконно- оптического датчика перемещений , а также разработка алгоритма адаптации в системы ,содержащие средства вычислительной техники.


2.Теоретические сведения.

Исследуемый в лабораторной работе бесконтактный волоконно-оптический преобразователь перемещений представляет собой систему состоящую из источника излучения ,примо- предающего волоконно- оптического канала и фотоприемника. Здесь поток излучения от источника 1 вводится в предающий световод 2 и на его выходе формируется расходящийся поток излучения в виде конуса, ограниченного апертурой оптических волокон. При падении потока на поверхность объекта часть его отражается и попадает в приемный световод 3 ,проходит по нему в фотоприемник 4, где преобразуется в электрический сигнал. Если изменять расстояние между торцом приемо- предающего световода от нуля , то премещение и выходной ток фотоприемника связаны зависимостью , показанной на рисунке 2.








Рис.1 Схема волконно-оптического Рис2 Типичная зависимость

датчика.


Зависимость имеет восходящий участок, обусловленный увеличением потока, попадающего в приемный световод, участок максимума ,где наступает равновесие между потоком, входящим в приемный канал и выходящим за его пределы и падающий участок , где преобладает поток ,выходящий за границу приемного световода.

На характеристике видны два квазилинейных участка из которых могут быть сформированы функции преобразования ВОД , являющиеся основной метрологической характеристикой. Наиболее часто для преобразования перемещения в электрический сигнал используется восходящий участок , гду крутизна существенно больше.


Преобразователи такого типа , получившие применение для бесконтактного преобразования перемещений в электрический сигнал в сложных условиях окружающей среды , имеют индивидуальные функции преобразования и для каждого экземпляра определяются отдельно.

Функция преобразования на восходящем участке с достаточной степенью точности можно апроксимировать полиномом третьей степени:


Коэффициенты определяются из соотношений:



А = ---------------------------------------------------------------------------




А = ----------------------------------------------------------------------------------





А = --------------------------------------------------------------------------------------




А =----------------------------------------------------------------------------------------



----------------------------------------------------------------------------------------


где- = 0,1... - номер экспериментальной точки функции преобразования;

- число полученных значений функции преобразования ;

А -отклик ВОД при - ом значении входного параметра;

х - приращение входного параметра.

Положение начальной установки датчика относительно отражающей поверхности определяется точкой перегиба функции .

3. Оборудование лабораторного стенда

При проведении экспериментальных исследований в данной работе используется следующее оборудование:

осциллограф, цифровой вольтметр, специальный штатив с возможностью контроля перемещений ,волоконно-оптический датчик.

Питание волоконно-оптического датчика осуществляется от централизованного источника питания.

4. Методика проведения работы.

1. Изучить описание проведения лабораторной работы.

2. Подготовить измерительную установку к работе. Для этого необходимо:

включить питание датчика,

включить измерительные приборы и дать им прогреться в течении 15 мин.;

установить терец световода над исследуемым участком отражающей поверхности;

подключить выход ВОД ко входу цифрового вольтметра.

3. Снять и построить функцию преобразования ВОД . Для этого необходимо:

-отвести общий торец световода с помощью микрометричекой пары до положения, когда на вольтметре появится максимальное значение напряжения:

-подводя общий торец световода к отражающей поверхности через каждые 500 мкм зафиксировать и записать значения показаний вольтметра;

-определить примерное положение точки перегиба функции преобразования как


-установить преобразователь в положение соответствующее этой точке по показанию вольтметра;

-отводя датчик вверх и вниз от точки перегиба снять показания вольтметра через каждые 500 мкм;

-повторить эти действия 10 раз, данные занести в таблицу.

4. По данным экспериментального исследования построить функцию преобразования по средним значениям экспериментальных точек.

5. По этим же данным определить:

-максимальное значение доверительного интервала для Р=0,95 ,используя таблицы Стьюдента:

-гистограмму распределения погрешностей.

6.Построить алгоритм и вычислить коэффициенты апроксимирующего полинома.

7. Провести исследование влияния одного из дестабилизирующих факторов по указанию преподавателя.

5. Требование к отчету по выполненной работе.

В отчет по лабораторной работе необходимо включить:

1. Цель работы.

2. Структурную схему определения параметров ВОД.

3. Протоколы измерений.

4. Графические зависимости.

5. Алгоритм расчета и величины коэффициентов апроксимирующей функции.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И

МАТЕМАТИКИ

















МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторным работам по курсу "Основы метрологии и измерительной техники".















Факультет автоматики и

вычислительной техники

Кафедра "Электронно-

вычислительная аппаратура




Москва - 1998




Изучение и исследование средств измерений электрических и неэлектрических величин.


Методические указания к лабораторным работам являются составной частью программы по дисциплине "Основы метрологии и измерительной техники " , изучаемой студентами 2-го курса специальности 2101 - ЭВМ. системы , комплексы и сети.


Лабораторные работы выполняются в объеме 18 часов.


Основным содержанием лабораторных работ является получение практических навыков работы с современными измерительными приборами, изучение методик определения основных метрологических характеристик измерительных преобразователей и построение алгоритмов практического применения преобразователей в системах с электронно-вычислительной аппаратурой.




























Часть 2-3. Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно- оптических датчиков перемещений.


1.Цель работы, ее краткое содержание.

Целью данной работы является освоение методик определения основных метрологических и эксплуатационных характеристик первичных измерительных преобразователей информации на примере бесконтактного волоконно- оптического датчика перемещений , а также разработка алгоритма адаптации в системы ,содержащие средства вычислительной техники.


2.Теоретические сведения.

Исследуемый в лабораторной работе бесконтактный волоконно-оптический преобразователь перемещений представляет собой систему состоящую из источника излучения ,примо- предающего волоконно- оптического канала и фотоприемника. Здесь поток излучения от источника 1 вводится в предающий световод 2 и на его выходе формируется расходящийся поток излучения в виде конуса, ограниченного апертурой оптических волокон. При падении потока на поверхность объекта часть его отражается и попадает в приемный световод 3 ,проходит по нему в фотоприемник 4, где преобразуется в электрический сигнал. Если изменять расстояние между торцом приемо- предающего световода от нуля , то премещение и выходной ток фотоприемника связаны зависимостью , показанной на рисунке 2.








Рис.1 Схема волконно-оптического Рис2 Типичная зависимость

датчика.


Зависимость имеет восходящий участок, обусловленный увеличением потока, попадающего в приемный световод, участок максимума ,где наступает равновесие между потоком, входящим в приемный канал и выходящим за его пределы и падающий участок , где преобладает поток ,выходящий за границу приемного световода.

На характеристике видны два квазилинейных участка из которых могут быть сформированы функции преобразования ВОД , являющиеся основной метрологической характеристикой. Наиболее часто для преобразования перемещения в электрический сигнал используется восходящий участок , гду крутизна существенно больше.


Преобразователи такого типа , получившие применение для бесконтактного преобразования перемещений в электрический сигнал в сложных условиях окружающей среды , имеют индивидуальные функции преобразования и для каждого экземпляра определяются отдельно.

Функция преобразования на восходящем участке с достаточной степенью точности можно апроксимировать полиномом третьей степени:


Коэффициенты определяются из соотношений:



А = ---------------------------------------------------------------------------




А = ----------------------------------------------------------------------------------





А = --------------------------------------------------------------------------------------




А =----------------------------------------------------------------------------------------



----------------------------------------------------------------------------------------


где- = 0,1... - номер экспериментальной точки функции преобразования;

- число полученных значений функции преобразования ;

А -отклик ВОД при - ом значении входного параметра;

х - приращение входного параметра.

Положение начальной установки датчика относительно отражающей поверхности определяется точкой перегиба функции .

3. Оборудование лабораторного стенда

При проведении экспериментальных исследований в данной работе используется следующее оборудование:

осциллограф, цифровой вольтметр, специальный штатив с возможностью контроля перемещений ,волоконно-оптический датчик.

Питание волоконно-оптического датчика осуществляется от централизованного источника питания.

4. Методика проведения работы.

1. Изучить описание проведения лабораторной работы.

2. Подготовить измерительную установку к работе. Для этого необходимо:

включить питание датчика,

включить измерительные приборы и дать им прогреться в течении 15 мин.;

установить терец световода над исследуемым участком отражающей поверхности;

подключить выход ВОД ко входу цифрового вольтметра.

3. Снять и построить функцию преобразования ВОД . Для этого необходимо:

-отвести общий торец световода с помощью микрометричекой пары до положения, когда на вольтметре появится максимальное значение напряжения:

-подводя общий торец световода к отражающей поверхности через каждые 500 мкм зафиксировать и записать значения показаний вольтметра;

-определить примерное положение точки перегиба функции преобразования как


-установить преобразователь в положение соответствующее этой точке по показанию вольтметра;

-отводя датчик вверх и вниз от точки перегиба снять показания вольтметра через каждые 500 мкм;

-повторить эти действия 10 раз, данные занести в таблицу.

4. По данным экспериментального исследования построить функцию преобразования по средним значениям экспериментальных точек.

5. По этим же данным определить:

-максимальное значение доверительного интервала для Р=0,95 ,используя таблицы Стьюдента:

-гистограмму распределения погрешностей.

6.Построить алгоритм и вычислить коэффициенты апроксимирующего полинома.

7. Провести исследование влияния одного из дестабилизирующих факторов по указанию преподавателя.

5. Требование к отчету по выполненной работе.

В отчет по лабораторной работе необходимо включить:

1. Цель работы.

2. Структурную схему определения параметров ВОД.

3. Протоколы измерений.

4. Графические зависимости.

5. Алгоритм расчета и величины коэффициентов апроксимирующей функции.


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.

  1. Изменяя расстояние между датчиком и поверхностью, находим положение датчика, при котором напряжение на выходе датчика будет максимальным.

  1. Находим точку перегиба функции преобразования. Для этого измеряем напряжение в нескольких точках при xmax, 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

  1. Находим напряжение в 10 точках, в две стороны от хс 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

  1. 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




  1. По средним значениям напряжения и с учетом доверительного интервала строим график функции преобразования датчика:

График можно аппроксимировать кубическим полиномом

,где коэффициенты определяются по формулам:





???:

j= 0,1... - ??­??? ???­??­??­???­????­??? ???­?? ????­??? ???­??­??­??­??­???;

n - ???­?? ??­??­???­??? ???­??­??? ????­??? ???­??­??­??­??­??? (n=11);

Aj - ??­???? ??? ??? j-?? ???­??­??? ????­??­?? ??­??­???­??;

D?i - ???­??­??­??? ????­??­?? ??­??­???­?? (D?i=0,1 ??).


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.

??­??­?? ??­??­???­??-??­??­??­???­?? ???­??­?? ??­??­??? ?? ??­????­??? ??­????­??­??? ??­??­??? ???­???­??, ?? ??­??­??­??­??­?? ??­??­??­??? ? ???­??­?? ???­???­??­??? ???­?? ??? ??­??­??­??? ?? ??­????­??­???. ????­??? ???­??­??­??­??­??? ???­??­?? ??­??­??­??­???­?? ??? ??­?­??­?? ??­??­??­??? ???­??? — ??­????­?????. ???­??? (???­??) ??­??­??­?? ???­??­?? ??­???­??­??­???­?? ??­??­??­??­??­?? ???­???­??­??­?? ???­?? ?? ??­????­??­???, ? ???? ??­???­?? — ??­??­??­??­??­??? ??­??­??­??? ???­??. ???­??? ??­???­??­??­??­??­?? ???­??? ??­???­??­??­?? ????­??? ?? ???­???.

??­????­????? (??­??­???­???) ???­??­???­?? ??? ??­??­??­??­?? ??­????­??­?? 5 ???. ? ??­????­????? ?????­???­?? — ?? ???­??? ???­?? ??­??? ??­??­???, ?? ???? ??? ??­??­??­??­?? ? ??­???­??­??­???? ???­???­??? ??? ??­???­??­?? ?? 0,05 ????­??. ?????­???? ??­??­??­?? ???­?? ? ??­??­??­??? ???­??­??­??, ?? ???­???­??? ??­????­????? ??-?? ??­???­???­??­?? ??­??­??­??? ??­??­??­??? ? ???­??? ???­??? ???­??­???? ??­??.



1Авиация и космонавтика
2Архитектура и строительство
3Астрономия
 
4Безопасность жизнедеятельности
5Биология
 
6Военная кафедра, гражданская оборона
 
7География, экономическая география
8Геология и геодезия
9Государственное регулирование и налоги
 
10Естествознание
 
11Журналистика
 
12Законодательство и право
13Адвокатура
14Административное право
15Арбитражное процессуальное право
16Банковское право
17Государство и право
18Гражданское право и процесс
19Жилищное право
20Законодательство зарубежных стран
21Земельное право
22Конституционное право
23Конституционное право зарубежных стран
24Международное право
25Муниципальное право
26Налоговое право
27Римское право
28Семейное право
29Таможенное право
30Трудовое право
31Уголовное право и процесс
32Финансовое право
33Хозяйственное право
34Экологическое право
35Юриспруденция
36Иностранные языки
37Информатика, информационные технологии
38Базы данных
39Компьютерные сети
40Программирование
41Искусство и культура
42Краеведение
43Культурология
44Музыка
45История
46Биографии
47Историческая личность
 
48Литература
 
49Маркетинг и реклама
50Математика
51Медицина и здоровье
52Менеджмент
53Антикризисное управление
54Делопроизводство и документооборот
55Логистика
 
56Педагогика
57Политология
58Правоохранительные органы
59Криминалистика и криминология
60Прочее
61Психология
62Юридическая психология
 
63Радиоэлектроника
64Религия
 
65Сельское хозяйство и землепользование
66Социология
67Страхование
 
68Технологии
69Материаловедение
70Машиностроение
71Металлургия
72Транспорт
73Туризм
 
74Физика
75Физкультура и спорт
76Философия
 
77Химия
 
78Экология, охрана природы
79Экономика и финансы
80Анализ хозяйственной деятельности
81Банковское дело и кредитование
82Биржевое дело
83Бухгалтерский учет и аудит
84История экономических учений
85Международные отношения
86Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
87Финансы
88Ценные бумаги и фондовый рынок
89Экономика предприятия
90Экономико-математическое моделирование
91Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Плевать я хотел на чёрные и белые полосы жизни.
Я иду по своей... фиолетовой!
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по радиоэлектронике "Исследование функций преобразования и метрологоческих характеристик бесконтактых волоконно-оптических датчиков перемещений", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru