Порядок выполнения работы. 2.19.5.1 После собеседования с преподавателем по теоретической части работы получите у
2.19.5.1 После собеседования с преподавателем по теоретической части работы получите у него задание на синтез измерительного прибора.
2.19.5.2 Запишите цепочку всех элементарных преобразований, необходимых для осуществления преобразования заданной входной величины в заданную выходную.
2.19.5.3 Составьте функциональную схему цепи преобразования измерительного прибора в соответствии с приведенной в пункте 2.19.4.4. цепочкой необходимых преобразований.
2.19.5.4 Перечислите физические явления, позволяющие реализовать каждое из необходимых элементарных преобразований, и запишите аналитические выражения для этих явлений.
2.19.5.5 В соответствии с приведенными закономерностями подберите конкретные преобразовательные элементы и для каждого из них рассчитайте функцию преобразования с учетом заданных условий работы.
2.19.5.6 Рассчитайте функцию преобразования всего измерительного прибора.
2.19.5.7 Сравните рассчитанную функцию преобразования прибора с заданной. В случае значительного их расхождения (больше заданного допустимого отклонения) осуществите корректировку функциональной схемы и заново рассчитайте функцию преобразования прибора (корректировку схемы необходимо проводить до получения отклонений меньше допустимых).
2.19.5.8 Проверьте у преподавателя правильность расчетов и получите у него экспериментальный стенд, реализующий синтезируемый прибор.
2.19.5.9 Ознакомьтесь с описанием экспериментального стенда и правилами работы с ним. Занесите в таблицу 2.19.1. его основные параметры.
2.19.5.10 Проведите экспериментальное определение функции преобразования исследуемого прибора по десяти точкам. Эксперимент повторите трижды. Результаты измерений занесите в таблицу 2.19.2. Для каждой точки найдите средние значения и также занесите их в таблицу.
2.19.5.11 На рисунок для графика функции преобразования нанесите точки, соответствующие средним значениям выходной величины.
2.19.5.12 Проверьте правильность результатов эксперимента у преподавателя, размонтируйте экспериментальную установку и сдайте оборудование преподавателю.
2.19.5.13 Рассчитайте на ЭВМ коэффициенты для уравнений аппроксимации экспериментальных данных.
2.19.5.14 По полученным результатам расчета выберите тип аппроксимирующего уравнения и постройте график функции преобразования.
2.19.5.15 Рассчитайте по теоретической (п.п.6,7) и экспериментальной функциям преобразования основные параметры прибора: коэффициент преобразования, чувствительность, нелинейность, диапазон измерения и занесите их в таблицу 2.19.3. Сравните значения этих параметров и объясните причины их несоответствия.
2.19.5.16 При расхождении параметров на величину, большую допустимой, рассчитайте функцию преобразования дополнительного корректирующего звена и введите это звено в функциональную схему прибора.
Содержание отчета
Отчет оформляется в соответствии с общими указаниями. Отчет по экспериментальной части должен содержать необходимые таблицы, рисунки, формулы, выводы о причинах расхождения теоретических и экспериментальных данных, а также о возможных способах уменьшения этих расхождений.
Таблица 2.19.1 - Технические характеристики используемого оборудования
| Название прибора | Тип, марка | Измеряемая (изменяемая или генерируемая величина) ед. изм. | Диапазон измерения (изменения) величин, ед. изм. | Напряжение питания | Класс точности (погрешность) | Прочие характеристики |
Таблица 2.19.2 - Результаты исследования функции преобразования измерительного прибора
| Входная величина Х , ед.изм. | ||||||||||
| Выходная | ||||||||||
| величина Y ,. | ||||||||||
| ед.изм | ||||||||||
| Среднее значение выходной величи-ны Yср , ед.изм. |
Таблица 2.19.3 - Характеристики исследуемого измерительного прибора
| Коэффициент преоб- | Чувствительность S , ед.изм. | Нелинейность функ | Диапазон | ||||||
| разования К , ед.изм | абсолютная | относительная | ции преобразования | по входу | |||||
| теор. | экспер. | теор. | экспер. | теор | экспер | теор. | экспер. | теор. | экспер. |
2.20 Лабораторная работа № 20
Анализ структурной схемы измерительного прибора
Цель работы
Познакомить студентов с основными понятиями и принципами анализа, понятиями функциональной и структурной схем приборов, основными динамическими характеристиками приборов.
Содержание работы
Знакомство с описанием и принципом действия полученного для анализа измерительного прибора , составление его функциональной и структурной схем ,анализ каждого звена структурной схемы , определение функции преобразования всего прибора и экспериментальная проверка полученной функции преобразования .
Подготовка к работе
Самостоятельная подготовка студентов к работе проводится по следующим разделам:
- изучение основных принципов анализа структурных схем приборов;
- изучение основных динамических характеристик преобразователей;
- изучение математического аппарата, необходимого для расчета функции преобразования и передаточной функции прибора по функциям отдельных преобразователей, а также для обработки результатов измерений.
Литература: /2/ C. 34-40 , /3/ C. 156-162 , /4/ C. 37-40 , 61-67 , 100-108 , /5/ C. 28-44 , конспект лекций
Вопросы для самопроверки
2.20.4.1 Объясните, в чем заключается понятие анализ измерительного прибора и перечислите основные этапы процесса анализа .
2.20.4.2 Объясните, какие схемы называют принципиальными , функциональными и структурными ., в чем их принципиальное различие.
2.20.4.3 Нарисуйте принципиальную, функциональную и структурную схемы какого-либо измерительного прибора, например, термоэлектрического термометра.
2.20.4.4 Нарисуйте основные типы структурных схем, используемых для построения измерительных приборов для каждой из приведенных схем, напишите выражения для определения ее передаточной функции по функциям отдельных преобразователей.
2.20.4.5 Объясните, в чем заключается динамический режим работы преобразователя от статического и квазистатического.
2.20.4.6 Объясните, за счет каких параметров преобразователя и процессов, в нем происходящих, могут проявляться его инерционные свойства.
2.20.4.7 Перечислите основные динамические параметры и характеристики преобразователей.
2.20.4.8 Напишите в общем виде выражения для определения передаточной функции, комплексного коэффициента преобразования (АФЧХ), уравнения амплитудно-частотной (АХЧ) фазо-частотный (ФЧХ) характеристик преобразователей.
2.20.4.9 Напишите выражения для временных (переходных) характеристик преобразователя. Нарисуйте вид этих характеристик.
2.20.4.10 Напишите выражение для определения постоянной времени преобразователя по его переходной характеристике.
2.20.4.11 Напишите выражения, позволяющие установить связь между частотными и временными характеристиками преобразователя.
2.20.4.12 Перечислите основные элементарные динамические звенья, используемые для нахождения динамических характеристик приборов.
2.20.4.13 Занесите в таблицу 2.19.2 аналитические выражения, описывающие динамические характеристики элементарных звеньев.