POMIARY TENSOMETRYCZNE

Transkrypt

1 STUDIA NIESTACJONARNE Ćwiczenie OMIARY TENSOMETRYCZNE Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z pomiarami sił, naprężeń i odształceń za pomocą tensometrów oraz zbadanie wpływu temperatury na pomiar momentu sręcającego. Wyonanie ćwiczenia A. orównanie właściwości dwupewodowego i trójpewodowego połączenia tensometru z mostiem Wheatstone a płasowni z nalejonym tensometrem, umocowany jednostronnie w imadle cyfrowy mierni tensometryczny -500 o błędzie granicznym ±(0,05% wsazania + D) odważni o masie 1 g omputer lasy C z programem do zapisywania wyniów pomiarów i wyonywania obliczeń błędów pomiaru spowodowanych zmianą temperatury otoczenia. Wyonanie badania dołączamy tensometr do miernia -500 dwoma pewodami: pewód czerwony łączymy z zacisiem +, biały z zacisiem S-, a zacis D 10 zwieramy z zacisiem S- rótim pewodem. Wcisamy pycis onfiguracji mosta 1/ Bridge ; wcisamy pycis AM ZERO i zerujemy tor wzmacniaczy; wcisamy pycis GAGE FACTOR i nastawiamy stałą = ; wcisamy pycis RUN i zrównoważymy moste; obciążamy wolny oniec płasownia odważniiem 1 g, odczytujemy wsazanie miernia (t 1 ) i zapisujemy je w programie Ćw.. Wyonanie obliczeń SN napisanym w Excelu; ścieża dostępu do programu C:\Student-doumenty\Lab. WN, i w\. Tensometria; ogewamy dłońmi pewody łączące tensometr z mierniiem i po 15 seundach ponownie odczytujemy i zapisujemy wsazanie miernia (t ); zdejmujemy odważni; dołączamy tensometr do miernia -500 tema pewodami; pozostawiamy połączenia pewodu czerwonego z zacisiem + i białego z zacisiem S-, a pewód czarny dołączamy do zacisu D 10 ; po zrównoważeniu mosta obciążamy wolny oniec płasownia odważniiem 1 g, odczytujemy i zapisujemy wsazanie miernia (t 1 ); ogewamy dłońmi pewody i po 15 seundach odczytujemy wsazanie miernia (t ) i zapisujemy je; zdejmujemy odważni.. Wyonanie obliczeń Obliczenia procentowych błędów pomiaru odształcenia, wywołanych zmianą temperatury pewodów łączących, są wyonywane w programie zgodnie ze wzorami: dla połączenia dwupewodowego t t1 t 1 100%

2 dla połączenia trójpewodowego t t1 t 1 100% B. Badanie wpływu temperatury na wyni pomiaru momentu sręcającego Uwaga! W czasie ćwiczeń -godzinnych nie wyonuje się pomiarów w tym puncie, pyjmuje się jedna i omentuje wynii zapisane w pliu pyładowym Ćw.. Wyonanie obliczeń SN. stanowiso do zadawania i pomiaru momentu sręcającego z tensometrami nalejonymi na wale, wyposażone w czujni temperatury i gałę umieszczoną wewnąt wału; długość ramienia siły l = 1 m odważnii o masie 5 g 8 sztu poziomnica miroprocesorowy regulator temperatury typu BTC-900 o doładności ±ºC, współpracujący z termoelementem typu K ( ºC) i półpewodniowym peaźniiem SSR (600 V ac, 0 A) cyfrowy mierni tensometryczny -500 omputer lasy C z programem do zapisywania wyniów pomiarów i wyonywania obliczeń błędów mieonych wielości. Wyonanie badania łączymy moste tensometryczny, nalejony na wale stanowisa do zadawania momentu sręcającego, z mierniiem -500 za pomocą czterech pewodów; olory bananów odpowiadają olorom zacisów miernia; wcisamy pycis onfiguracji mosta Full Bridge ; doonujemy odczytów miernia dla obciążeń szali od zera do 0 g; w czasie pomiarów położenie ramienia, na tórym wisi szala, powinno być poziome; wynii pomiarów notujemy w tabeli 1 w aruszu drugim programu Ćw.. Wyonanie obliczeń WN ; na regulatoe nastawiamy olejno temperatury 0, 55, 70 i 85C i po ustaleniu się danej temperatury wyonujemy pomiary, ja w popednim puncie.. Wyonanie obliczeń W programie Ćw.. Wyonanie obliczeń SN następujące obliczenia i wyresy są wyonywane automatycznie: błędy bezwzględne ped i po orecji wpływu temperatury, błędy względne ped i po orecji wpływu temperatury oraz błędy względne zminimalizowane bez orecji temperaturowej. onieważ istnieje proporcjonalność między momentem sręcającym a masą odważniów, M S = mgl, obliczenia błędów termicznych wyonano dla pomiaru masy. C. Wyznaczenie stałej tensometru stanowiso do odształcania tensometrów, wyposażone w czujni zegarowy pemieszczenia liniowego o zaresie 0 5 mm, rozdzielczości 0,001 mm i błędzie granicznym Δf = 0,0 mm śruba mirometryczna o zaresie 0 5 mm, rozdzielczości 0,001 mm i błędzie granicznym Δh = 0,0 mm pymiar o długości 1 m, rozdzielczości 0,1 mm i błędzie granicznym 0,05% wartości mieonej

3 wzmacniacz tensometryczny typu TT6: błąd salowania Δc/c = %, błąd odczytu odchylenia wsazówi Δα = 0,005 działi dla podziałi o znamionowej liczbie działe 1 omputer lasy C z programem do zapisywania wyniów pomiarów i wyonywania obliczeń mieonych wielości oraz błędów ich pomiaru. Wyonanie pomiaru średniej wartości stałej czterech tensometrów otwieramy pierwszy arusz programu Ćw.. Wyonanie obliczeń SN ; w górnej części tabeli 7 zapisujemy grubość beli h, zmieoną mirometrem, długość beli l (między pryzmatami), stałą wzmacniacza c, liczbę czynnych tensometrów n = i stałą f podaną pez producenta tensometrów oraz błędy graniczne wszystich mieonych wielości; zerujemy czujni zegarowy py zluzowanej śrubie naciągowej; cztery badane tensometry, połączone w uład mosta Wheatstone a, dołączamy do teciego anału wzmacniacza tensometrycznego; zgodnie z instrucją obsługi wzmacniacza równoważymy moste, dobieramy optymalny ąt φ pesuwnia fazowego i salujemy teci anał wzmacniacza na zaresie 1 ; dla ośmiu wartości stałe ugięcia beli w zaresie f = 0,65 1 mm odczytujemy odchylenia α wsazówi miernia we wzmacniaczu tensometrycznym i notujemy je w tabeli 7 z doładnością cyfr znaczących (tecia cyfra znacząca to 0 lub 5); po zmniejszeniu czułości wzmacniacza do minimum rozregulowujemy moste za pomocą pełączniów R, C i ponownie, na tym samym anale, wyonujemy drugi i teci pomiar stałej.. Wyonanie obliczeń Obliczenia w tabeli 7 są wyonywane automatycznie według następujących wzorów: eczywiste odształcenie względne hf 1000 l 0 00 zmieona stała tensometru c n błąd fabrycznego wyznaczenia stałej tensometru f śr f śr 100% oszacowanie niepewności względnej pomiaru stałej tensometru dla wybranej stałi ugięcia f (py poziomie ufności p = 0,95 współczynni rozszeenia p = ) U p h h f f l l c c 100% W sprawozdaniu należy zamieścić po jednym pyładzie powyższych obliczeń (wzór, podstawione wartości, wyni bez zaorąglenia, wyni zaorąglony do odpowiedniej liczby cyfr znaczących). D. omiar odształceń, naprężeń i sił zginających rura wyonana z mosiądzu o module Younga E = 98 Ga (±%), z nalejonymi dwiema parami tensometrów o stałej =,10 (±1%), połączonych w dwa ułady półmostowe; rura zamocowana poziomo, obciążona szalą z odważniami, tórych błąd graniczny wynosi 0,01%

4 wzmacniacz tensometryczny typu TT6 opis ja wyżej suwmiara eletroniczna typu MAUa o zaresie 150 mm, rozdzielczości 0,01 mm i błędzie granicznym 0,0 mm pymiar o długości 1 m, rozdzielczości 0,1 mm i błędzie granicznym 0,05% wartości mieonej. Wyonanie pomiaru tensometry nalejone na górnej i dolnej powiechni rury dołączamy do pierwszego anału wzmacniacza; py nieobciążonej szalce alibrujemy pierwszy anał wzmacniacza; dla obciążeń szali podanych w tabeli 8 odczytujemy i notujemy odchylenia wsazówi miernia; po ażdej zmianie zaresu wzmacniacza ponownie peprowadzamy zerowanie i salowanie; mieymy średnicę zewnętną rury w ierunu pionowym i w ierunu poziomym i obliczamy wartość średnią D; średnicę wewnętną rury d pyjmujemy o 1 mm mniejszą od średnicy zewnętnej; mieymy odległość szali od środa czynnej części tensometru L; badamy wpływ siły popecznej na doładność pomiaru siły zginającej. W tym celu tensometry nalejone na bocznych powiechniach rury dołączamy do drugiego anału wzmacniacza i po jego wyalibrowaniu odczytujemy wsazanie miernia dla szali obciążonej odważniiem 0,5 g. Wyni notujemy w ostatnim wierszu tabeli 8. Uwaga! o zaończeniu pomiarów program Ćw.. Wyonanie obliczeń SN należy zapisać w foldee Ćw.. Sprawozdania studentów WN SN oraz na własnych nośniach informacji.. Wyonanie obliczeń Obliczenia w tabeli 8 są wyonywane automatycznie według następujących wzorów: odształcenie względne naprężenie c n siła zginająca Ma w 0 E 10 D d N DL eczywista siła zginająca mg błąd pomiaru siły zginającej 100 błąd spowodowany siłą popeczną (ostatni pomiar) pop 100 N % % W sprawozdaniu należy zamieścić po jednym pyładzie powyższych obliczeń oraz obliczyć niepewność względną pomiaru siły, oystając ze wzoru 00

5 U p D A D d B d c c gdzie współczynnii czułości A i B należy wyznaczyć ze wzorów: A D D B d d E E L L 100% Do wzorów na A i B jao należy wprowadzać pełne wyrażenie na siłę zginającą. Wówczas te wzory pyjmują prostą postać, A i B będą funcjami tylo D i d, np. B d D d E. Obserwacja pebiegów dynamicznych na eranie oscylosopu Aparatura taa sama, ja w popednim puncie plus oscylosop dwuanałowy.. eprowadzenie obserwacji wejście Y oscylosopu dołączamy do wyjścia pierwszego anału wzmacniacza tensometrycznego. Kalibrujemy oscylosop oystając z uładu do salowania wzmacniacza tensometrycznego. Oglądamy pebiegi napięcia na wyjściu wzmacniacza w funcji czasu podczas drgań pionowych rury nieobciążonej i obciążonej szalą; wejście X oscylosopu dołączamy do wyjścia drugiego anału wzmacniacza. Włączamy tryb pracy XY oscylosopu i ustawiamy jednaowe wzmocnienia anałów odchylania pionowego i poziomego. Obserwujemy położenie plami świetlnej na eranie podczas pesuwania ońca rury w różnych ierunach oraz podczas drgań rury nieobciążonej i obciążonej szalą.. rotoół pomiaru Na podstawie ształtu pierwszego obserwowanego pebiegu w funcji czasu oreślamy, jai model matematyczny jest odpowiedni dla badanego uładu do pomiaru siły, np. proporcjonalny, inercyjny I ędu, inercyjny II ędu, oscylacyjny, różniczujący itp. Wyonanie sprawozdania W sprawozdaniu wspólnym należy zamieścić stronę tytułową, cel ćwiczenia, zbiorczy opis aparatury oraz wydru programu Ćw.. Wyonanie obliczeń SN. Sprawozdania indywidualne pisane ręcznie powinny zawierać: a) w puncie A wyjaśnienie zasady działania ompensacji temperaturowej w uładzie z tema pewodami łączącymi tensometr z mostiem (obowiązuje materiał z wyładu); b) w puncie B stwierdzenie, ile razy zmalał masymalny błąd względny po zastosowaniu ompensacji temperaturowej oraz ile razy można zmniejszyć błąd bez ompensacji temperaturowej; c) w puncie C pyłady obliczeń i porównanie błędów pomiarów δ f z niepewnością względną U ; d) w puncie D pyłady obliczeń, wyprowadzenie wzoru na współczynni A, oszacowanie niepewności względnej pomiaru siły dla siódmego pomiaru i porównanie jej wartości z błędem pomiaru δ ; omenta dotyczący wpływu siły popecznej na wyni pomiaru; e) w puncie E nazwę modelu matematycznego badanego uładu; f) własne sposteżenia i uwagi dotyczące pebiegu ćwiczenia i uzysanych wyniów; analizę pyczyn nadmiernych błędów, jeżeli wystąpiły. 5

6 6