Podstawy Badań Eksperymentalnych

Transkrypt

1 Podstawy Badań Eksperymentalnych Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu Wojskowa Akademia Techniczna Instrukcja do ćwiczenia. Temat 01 Pomiar siły z wykorzystaniem czujnika tensometrycznego Instrukcję opracował dr inż. Mirosław KARCZEWSKI Warszawa, Listopad 2006

2 OPIS ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO 1. Wzorcowanie czujnika tensometrycznego. Jako układ pomiarowy zastosowano mostek tensometryczny AT-970. Służy on do pomiarów statycznych i dynamicznych takich wielkości jak : Naprężenia, Odkształcenia, Siły, Momenty obrotowe, Amplitudy i częstotliwości grgan, Ciśnienia, Przyśpieszenia Pzresunięcia. Mostek AT-970 wykonany jest w postaci 9-cio panelowego urządzenia przenośnego. Urządzenie przystosowane jest do pracy z czujnikami tensometrycznymi w układzie pół mostka lub pełnego mostka. Stosunkowo szeroki zakres regulacji wstępnej pozwala na współpracę z urządzenia z różnymi typami czujników tensometrycznych ( Ω). Czujniki wielkości mechanicznych podłączone do wejścia kanału pomiarowego tworzą wraz z układem równoważenia mostek pomiarowy prądu zmiennego zasilany napięciem o częstotliwości nośnej khz z centralnego generatora poprzez separator oraz wzmacniacz mocy. Z wyjścia wzmacniacza pobierany jest również sygnał służący do kalibracji kanału pomiarowego. Mostek pomiarowy jest równoważony zgrubnie i dokładnie zarówno pod względem modułu jak i fazy. Napięcie o częstotliwości nośnej khz zmodulowane przez czujnik podawane jest poprzez dzielniki do fazo czułego mostka detekcyjnego. Napięcie sygnału pomiarowego po detekcji w detektorze fazo czułym i odfiltrowaniu poprzez filtr dolnoprzepustowy pojawia się na wyjściu w postaci napięcia stałego o polaryzacji i wartości zależnej od charakteru mierzonych przebiegów. Mostek posiada 8 kanałów pomiarowych, zatem można dokonywać nim 8 pomiarów jednocześnie. Tensometry mogą być łączone w układzie półmostka lub pełnego mostka. Na rys. 1 przedstawiono sposób podłączania tensometrów do układu pomiarowego. 1

3 Tk Tcz Rys. 1. Schemat podłączenia czujników tensometrycznych do gniazda wejściowego układu pomiarowego a układ półmostka, układ pełnego mostka, Tk tensometr kompensacyjny, Tcz tensometr czyny Po podłączenie czujników tensometrycznych do gniazda wejściowego należy przeprowadzić zerowanie mostka. W tym celu przełącznik Pomiar na głównej płycie przyrządu należy przełączyć w pozycję 0, a pokrętło P1 na panelu kanału pomiarowego należy przestawić w pozycję 0. Następnie za pomocą rezystora nastawnego R610 na danego kanału pomiarowego należy przeprowadzić zerowanie wskaźnika. Po wyzerowaniu wskaźnika pokrętło Pomiar należy przestawić w pozycję W - lub, a pokrętło Przełącznika pomiarowego należy przestawić w pozycję 0. następnie za pomocą rezystorów R i C równoważenia zgrubnego należy wyzerować wskazania wskaźnika. Następnie należy zmniejszać kolejno wzmocnienia do 20, 10, 2 i 1 i powtarzać proces równoważenia mostka. Następnie na zakresach 0., 0.2 i 0.1 należy dokonać równoważenia za pomocą rezystorów R i C równoważenia dokładnego. Przy poprawnie naklejonych tensometrach i poprawnie przeprowadzonym procesie równoważenia, wskazania mogą być różne od 0 o 0. działki pomiarowej. Jeżeli wskazania są poprawne mostek jest gotowy do pomiarów. W celu dokonania statycznych pomiarów siły należy pokrętło pomiar przestawić w pozycję W- lub W+-,, a pokrętło zakresu pomiarowego w pozycję określonego wzmocnienia. W trakcie pomiarów wskazania należy odczytywać na wskaźniku wewnętrznym lub zewnętrznym woltomierzu. 2. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze sposobem klejenia tensometrów w układach pomiaru siły, praktyczne wykonanie czujnika siły, wzorcowanie tensometrycznego czujnika siły. 2

4 2.1 Sposób realizacji ćwiczenia W celu przeprowadzenia skalowania tensometrycznego czujnika siły należy: Włączyć zasilanie mostka tensometrycznego. Przeprowadzić równoważenie mostka zgodnie z instrukcją obsługi mostka. Zważyć pojedyncze obciążniki na wadze laboratoryjnej, a wyniki pomiarów zapisać w tabeli I, Odczytać wskazania czujnika nie obciążanego żadnym obciążnikiem, Obciążyć czujnik siły odważnikiem nr 1, a wskazania zapisać w tabeli I, Następnie należy zwiększyć obciążenie o ciężarek nr 2, a wskazania zapisać w tabeli nr I,. Zwiększanie obciążenia należy prowadzić do wyczerpania się obciążników. Następnie należy kolejno zmniejszać obciążenia czujnika, aż do obciążenia zerowego, Czynność skalowania czujnika powtórzyć dwukrotnie. Dokonać pomiaru obciążenia zadanego przez prowadzącego. 3

5 Żarówka sygnalizująca podłączenie kanału do miernika R807 - Regulacja napięcia nosnego U W R06 - regulacja wzmocnienia wzmacniacza R610 - Zerowanie detektora 0 Ω R613 - Potencjometr wyrównujący oporność pętlicy do 200 Ω P1 - Przełącznik zakresu pomiarowego Ω R104 - Równoważenie zgrubne R 0 W O O O R R R101 - Równoważenie zgrubne R106 - Równoważenie dokładne R Dokładne C R102 - Równoważenie dokładne C G11 - gniazdo kabla pomiarowego Rys. 2. Widok panelu mostka tensometrycznego dla jednego kanału. 3. Literatura: 1. Jasiak A., Pomiary inżynierskie, Poznań: Wydaw. Politechniki Poznańskiej, Kotlewski F., Mieszkowski M., POMIARY, Pomiary w technice cieplnej Wydaw. Nauk.-Tech., Michalski L., Eckersdorf K.: Pomiary temperatury. Warszawa, WNT Romer E.: Miernictwo przemysłowe. Warszawa, PWN Zatorski A., Rozkrut A.: Miernictwo elektryczne. Materiały do ćwiczeń 4. Instrukcja do sprawozdania 1. Sprawozdanie wykonać zgodnie z szablonem PB- szablon sprawozdania. 2. Narysować schemat stanowiska pomiarowego, zaznaczyć jego najważniejsze elementy. 3. Narysować wykres zależności wskazań mostka tensometrycznego od obciążenia. 4. Wyznaczyć histerezę czujnika. 4

6 . Wyznaczyć równanie charakterystyki. 6. Wyznaczyć współczynnik korelacji. 7. Narysować wykres odchyłki względnej i bezwzględnej w zależności od obciążenia. 8. Na podstawie otrzymanej charakterystyki wyznaczyć wartość obciążenia zadanego przez prowadzącego, określić dokładność pomiaru. 9. Wykresy należy wykonać na papierze milimetrowym, format A4, wszystkie wielkości należy sprowadzić do jednostek podstawowych.

7 Tabela I Wzorcowanie czujnika tensometrycznego. Grupa... Data... Godzina lekcyjna... Skład podgrupy: L.p. Imię Nazwisko Podpis Pomiar masy odważników: Napięcie Napięcie Napięcie Napięcie Pomiar masy Obciążenie zwiększanie zmniejszanie zwiększanie zmniejszanie odważników obciążenia obciążenia obciążenia obciążenia Odważnik Masa [g] Odważnik [V] [V] [V] [V] ,2 4 1,3 1,2,3 6 1,3,4 7 1,2,3,4 8 1,3,4, 1,2,3,4, 1,3,4,,6 1,2,3,4,,6 Zadane Zadane Zadane