MEOMSy - laboratorium Ćwiczenie nr 2 Optyczny światłowodowy miernik odległości jako precyzyjne narzędzie do pomiaru ugięcia membrany krzemowej Cel i zakres ćwiczenia: Pomiar ugięcia membrany krzemowej w funkcji ciśnienia przy wykorzystaniu precyzyjnego światłowodowego miernika odległości. Weryfikacja otrzymanych danych z wartościami uzyskanymi podczas symulacji komputerowej ugięcia membrany krzemowej w funkcji ciśnienia (ćwiczenie nr 1). Opis stanowiska: 1. czujnik światłowodowy, 2. membrana krzemowa, 3. stolik z przesuwem mikrometrycznym: - Y (3a), - X (3b), - Z (3c), 4. manometr, 5. komputer z oprogramowaniem. Rysunek 1. Układu pomiarowy do pomiaru ugięcia membrany krzemowej UWAGA: Na stanowisku znajdują się bardzo precyzyjne i delikatne elementy. Całkowita wartość stanowiska oszacowana jest na 1 500 Eur. Nie zmieniać nastaw stolika w osiach X i Y. Nie dotykać metalowej końcówki czujnika.
Przebieg ćwiczenia: UWAGA: Z chwilą rozpoczynania ćwiczeń, stanowisko przygotowane jest do pomiarów, to znaczy czoło światłowodu dotyka membrany krzemowej. Praktyczne rozpoczęcie zajęć laboratoryjnych WYŁĄCZNIE za zgodą prowadzącego. Przygotowanie stanowiska: 1. włączyć komputer (konto Student), 2. odkręcić pokrętło manometru przeciwnie do ruchu wskazówek zegara upewniając się, że obroty realizowane są bez żadnych oporów, 3. otworzyć zawór pneumatyczny, 4. uruchomić program obsługi czujnika (skrót na Pulpicie Czujnik), 5. w zakładce Com Port Single Channel wcisnąć Open Com Port poczekać na zmianę statusu na zielony.
Kalibracja czujnika: 1. Przejść do zakładki New Calibration: a. wpisać w New Calibration Slot wartość wskazaną przez prowadzącego, b. wpisać unikalną nazwę kalibracji, c. wcisnąć Restart Calibration, d. śruba mikrometryczna w osi Z ustawiona jest na 0, wprowadzić ustawioną wartość w Calibration Point Distance i wcisnąć Take Sensor Readings e. przestawić śrubę mikrometryczną w kierunku narastających wartości (obrót w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara): - do 300 µm punkt pomiarowy co 10 µm - od 300 µm do 1200 µm punkt pomiarowy co 50 µm Dla każdej nastawionej wartości wprowadzić tę wartość w Calibration Point Distance i wcisnąć Take Sensor Readings, f. po skończeniu kalibracji wcisnąć Send New Calibration to Sensor, g. przejść do zakładki Admin Calibration Tables, w Calibration Table Display wybrać wykonaną kalibracje i zapisać do pliku klikając Send Calibrations to File.
Pomiar ugięcia membrany: 1. ustawić odległość końcówki czujnika od membrany na 50 µm, 2. w zakładce Configuration włączyć Tare Scale i wcisnąć Tare Reset
2. Przejść do zakładki Multi Trace: a. włączyć manometr (Enter), b. pomiar wykonać dla zakresu od 0 kpa do 70 kpa (co 10 kpa) dla każdej wartości ciśnienia zmierzyć odkształcenie membrany przy nastawie śruby mikrometrycznej Z na: 50 µm, 100 µm, 150 µm, 200 µm, 250 µm, 300 µm, 500 µm, 700 µm, 900 µm, 1100 µm (tzn. dla każdej ustawionej wartości ciśnienia 10 punktów pomiarowych). Opracowanie wyników - określenie punktu przejścia pomiędzy zakresami pomiarowymi czujnika, - wykreślić ugięcie membrany w funkcji ciśnienia, gdzie dodatkowym parametrem jest odległość czoła światłowodu od membrany, - na osobnym wykresie wykreślić zakres od 220 µm do 250 µm na podstawie pliku kalibracyjnego; dla tego zakresu obliczyć czułość czujnika; wyjaśnić, dlaczego w tym zakresie czujnik wskazywał 0. - na podstawie powyższych danych wybrać optymalny zakres pomiarowy czujnika do pomiaru ugięcia membrany. Zagadnienia do samodzielnego przygotowania: 1. Światłowodowy pomiar odległości wyjaśnić zasadę pomiaru. 2. Bazując na podstawowych elementach optycznych i optoelektronicznych, wyjaśnić budowę światłowodowego czujnika odległości.