w.4. Wyznaczanie właciwoci statycznych przetworników pomiarowych

Transkrypt

1 w.4. Wyznaczanie właciwoci statycznych przetworników pomiarowych Problemy teoretyczne: Definicja czujnika pomiarowego. Podział czujników ze wzgldu na zasad działania. Zasady działania czujników aktywnych (generacyjnych) i pasywnych (parametrycznych). Przykłady czujników aktywnych i pasywnych. Podział czujników ze wzgldu na rodzaj wielkoci mierzonej. Wyznaczanie statycznych właciwoci przetworników i torów pomiarowych. Program wiczenia: 1. Uruchomi mikrokomputer PC system operacyjny WINDOWS XP i zalogowa si w systemie jako uytkownik student (bez hasła). 2. W folderze C:\SPWF\ załoy unikalny folder dla studenckiej grupy laboratoryjnej (tylko w tym folderze mona dokonywa zapisów i modyfikacji własnych plików). 3. Po wysłuchaniu wprowadzenia teoretycznego z godnie z poleceniami prowadzcego wykona zadane pomiary dla wybranych czujników pomiarowych. Uruchomi wskazane przez prowadzcego programy do wyznaczenia charakterystyk statycznych. Dane pomiarowe zapisa w postaci pliku tekstowego, oddzielnie dla kadego badanego czujnika. 4. Opracowa program w LabVIEW do wyznaczenia parametrów statycznych czujników pomiarowych (błd nieliniowoci, czuło, stała) na podstawie zarejestrowanych plików tekstowych. Otrzymane wyniki skomentowa. 5. Odczyt z pliku umoliwia ikona: Znale j mona All FunctionsFile I/O (symbol dyskietki)read From Spreadsheet File.vi. Przed wczytaniem naley danych otworzy plik, by zorientowa si jak s zapisane dane (w kolumnach czy w wierszach): jeli s w słupku to do wejcia Transpose (no:f) naley podłczy kontrolk by móc transponowa dane z kolumn na wiersze, które dopiero nadaj si do dalszego przetwarzania. Tworzy si j poprzez: Z pakietu pomocniczego Tools Palette wybieramy szpulk, Najedamy pocztkiem na miejsce Transpose (no:f) a si podwietli, Kolejno prawym klawiszem myszy klikamy, a si rozwinie tabela, z której wybieramy: CreateControl jeli s w postaci cigu powyszej czynnoci nie musi si wykonywa. w_4_wyznaczanie właciwoci statycznych przetworników pomiarowych - 1 -

2 6. Gdy chcemy wywietli w postaci tablicy wyniki zapisane w pliku stosujemy wyjcie all rows, natomiast gdy chcemy wywietli tylko 1 wiersz stosujemy wyjcie first row. Obie tablice tworzy si jako: Z pakietu pomocniczego Tools Palette wybieramy szpulk, Najedamy pocztkiem na miejsce all rows lub first row a si podwietli przy ikonie odczytywania z pliku, Kolejno prawym klawiszem myszy klikamy, a si rozwinie tabela, z której wybieramy: CreateIndicator Pomocniczo moemy jeszcze wywietli rozmiar tablicy za pomoc funkcji: All FunctionsArrayArray Size Blok moemy zastosowa zarówno do wyjcia all rows, jak i first row. 7. Opracowanie danych z pliku tekstowego Pocztkowo postpujemy tak samo jak w punkcie pierwszym, czyli wstawiamy blok odczytu z pliku, blok transpozycji danych. Dane do dalszej analizy otrzymamy z wyjcia all rows. 8. Z danych najpierw musimy wyodrbni dane x i y. Jest to moliwe za pomoc bloku Index Array, znale go mona w: All Function Array Index Array. Do wejcia index 0 podpinamy warto stał równ 0. Do wejcia podpinamy tablic wielowymiarow, która pochodzi z wyjcia all rows. Na wyjciu otrzymujemy tablic 1 wymiarow. Utworzony blok jest dla 1 zmiennej, aby utworzy wykres XY Graph potrzebny jest jeszcze drugi blok dla 2 zmiennej naley go utworzy w ten sam sposób tylko jako stał naley wpisa Tworzenie wykresu poprzedzone jest wstawieniem konwertera o nazwie Bundle. All Function Cluster Bundle. Oraz bloku budowy tablicy Build Array: All Function Array Build Array. Dopiero po wstawieniu tych bloków moliwe jest utworzenie wykresu XY (naley pamita, która tablica to wartoci X oraz Y). 10. Linearyzacja charakterystyki: LabView ma gotowy blok do linearyzacji charakterystyki przetwarzania o nazwie Linear Fit: w_4_wyznaczanie właciwoci statycznych przetworników pomiarowych - 2 -

3 All Function Analyze Mathematics Curve Fitting Linear Fit.vi 11. Wyznaczenie czułoci i stałej czujnika. Do wyjcia slope wpinamy Indicator (za pomoc prawego klawisza myszy). Odwrotnoci czułoci jest stała. Tworzy si j w nastpujcy sposób: najpierw trzeba wstawi bloczek dzielenia: All Function Numeric Divide Do dolnego wejcia wpinamy sygnał slope, a do górnego podpinamy warto stał =1. Na wyjciu bloku podpinamy Indicator (za pomoc prawego klawisza myszy). Tak uzyskalimy dane dotyczce parametrów statycznych czujnika. 12. Wyznaczenie błdu nieliniowoci czujnika: Y max nl = * 100% Ymax Ymin Realizacja licznika powyszego równania: wstawiamy blok rónicy (All Function Numeric Subtract) do górnego wejcia podpinamy sygnał wychodzcy z bloku Linear Fit, a do dolnego sygnał z tablicy Y, otrzyman rónic sygnałów naley uogólni za pomoc bloku (All Function Numeric Absolute Value), za pomoc bloku wyznaczamy warto maksymaln sygnału. (All Function Array Array Max & Min) Realizacja mianownika powyszego równania: jako pierwszy blok równie wstawiamy blok Array Max & Min aby wyznaczy warto maksymaln i minimaln sygnału, kolejno wstawiamy blok rónicy. kolejnym krokiem bdzie wstawienie bloku dzielenia by móc zrealizowa funkcj ilorazu licznika i mianownika (naley tylko odpowiednio podpi wejcia). Naley jeszcze wszystko pomnoy przez 100 za pomoc bloczka (All Function Numeric Multiply) gdzie do jednego wejcia podpinamy otrzymany iloraz, a do drugiego stał warto =100. Ostatnim krokiem jest wywietlenie otrzymanej wartoci. 13. Po podłczeniu wszystkich bloków powinnimy otrzyma poniszy schemat: w_4_wyznaczanie właciwoci statycznych przetworników pomiarowych - 3 -

4 14. Wyznaczy parametry statyczne dla wszystkich mierzonych czujników, otrzymane wyniki skomentowa. Jak mona zaimplementowa inne metody aproksymacji liniowej (opisz zrealizowan aproksymacj)? Pytania kontrolne: 1. Poda definicj stałej i czułoci czujnika. 2. Jak wyznaczy błd nieliniowoci czujnika? 3. Wymie i opisz metody linearyzacji charakterystyki statycznej czujnika? 4. Jak dzielimy czujniki pomiarowe? Literatura: 1. Chwaleba a., Zajewski J.: Przetworniki pomiarowe wielkoci fizycznych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa Kumierek Z.: Metrologia elektryczna i elektroniczna. wiczenia laboratoryjne. Politechnika Łódzka, Łód Sydenham P.H. : Podrcznik metrologii. Tom 2. WKiŁ Warszawa, wisulski D.: Systemy pomiarowe - laboratorium, Politechnika Gdaska, wisulski D. Systemy pomiarowe. Wyd. Pol. Gdaskiej, Gdask Metody linearyzacji charakterystyki statycznej: - metoda stycznej, - metoda siecznej dla całego zakresu przetwarzania, w_4_wyznaczanie właciwoci statycznych przetworników pomiarowych - 4 -

5 - metoda najmniejszej sumy kwadratów. Statyczna funkcja przetwarzania Y Ymax Y=f(X) Ymax Ymin Zakres pomiarowy Xmin Czuło Y S x = lim X 0 X Stała przetwornika 1 X Cx = = lim S X 0 Y X Xmax X Nieliniowo Y max nl = * 100% Ymax Ymin Pojemnociowy cylindryczny przetwornik poziomu cieczy + 12 V Ra Rb US fwy US - ULY 7855 Ra= 4,7 k Rb= 2,2 k C1= 1,6 n C2= 10 n C1 Cczuj C2 fwy = 1.44/ C czuj (Ra + 2Rb) Rys.1. Schemat ideowy przetwornika z cylindrycznym pojemnociowym czujnikiem poziomu cieczy Cczuj. w_4_wyznaczanie właciwoci statycznych przetworników pomiarowych - 5 -