Politechnika Śląska w Gliwicach

Podstawy miernictwa

Pomiary przemieszczeń liniowych

Sprawozdanie opracowali:

Duda Lech

Gawlik Marek

Kaletka Tomasz

Kubala Wojciech

Wydział: Mechaniczny Technologiczny

Kierunek: Automatyka i Robotyka

Specjalność: AB5

Rok studiów: IV

Semestr VII

Rok akademicki: 2000/2001

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z zasadą działania oraz ocena dokładności czujników do pomiaru przemieszczeń liniowych. Obiektem badań były czujniki :

• indukcyjnościowy,

• indukcyjny ( wiroprądowy ),

• pojemnościowy.

2. Stanowiska pomiarowe

2.1 Stanowisko pomiarowe nr1

• 
  Schemat czujnika pojemnościowego

Rys.1. Czujnik pojemnościowy w układzie uniwibratora. Oznaczono; 1 - obudowa metalowa,

2 - elektroda stała, 3 - elektroda ruchoma, 4 - dielektryk stały, 5 - trzpień pomiarowy,

6 - sprężyna zwrotna, 7 - łożysko toczne.

• Schemat czujnika indukcyjnego (wiroprądowego)

Rys.2. Zasada konstrukcji i układ pomiarowy czujnika indukcyjnego ( wiroprądowego ). Oznaczono:

1 - cewka zasilana prądem sinusoidalnym I₁ , 2 - płytka z metalu, L₁ - indukcyjność cewki,

GS - generator sinusoidalny, PS - układ przetwarzania sygnału, UC - układ cyfrowy.

2.2 Stanowisko pomiarowe nr 2

Rys.3. Stanowisko do badania charakterystyk statycznych czujników przemieszczeń liniowych. Oznaczono; 1 - podstawa ławy pomiarowej, 2 - ruchoma ława pomiarowa, 3 - zderzak pomiarowy,

4 - suport ławy pomiarowej, 5 - pokrętło napędu suportu, 6 - okular Abbe'go, 7 - pokrętło precyzera okularu.

3. Wyniki pomiarów

1. Pomiary dokonane na stanowisku pomiarowym nr 1

Przemieszczenie (czujnik pojemnościowy) [mm]	Napięcie (czujnik indukcyjny - wiroprądowy) [V]
		Pomiar 1^∗	Pomiar 2^∗	Pomiar 3^∗	Pomiar 4^∗	Pomiar 5^∗
0	13,36	13,66	13,48	11,8	9,4
0,5	13,32	13,65	13,46	11,75	9,35
1	13,28	13,65	13,43	11,68	9,28
1,5	13,23	13,65	13,4	11,61	9,25
2	123,17	13,64	13,36	11,54	9,2
2,5	13,11	13,63	13,32	11,45	9,16
3	13,03	13,63	13,27	11,37	9,12
3,5	12,95	13,62	13,21	11,28	9,08
4	12,85	13,6	13,14	11,17	9,03
4,5	12,74	13,59	13,06	11,06	9
5	12,61	13,57	12,97	10,93	8,95
5,5	12,46	13,55	12,86	10,79	8,91
6	12,29	13,52	12,73	10,64	8,86
6,5	12,1	13,43	12,58	10,47	8,81
7	11,87	13,49	21,4	10,27	8,76
7,5	11,61	13,39	12,19	10,06	8,7
8	11,31	13,32	11,94	9,82	8,65
8,5	10,96	13,23	11,85	9,54	8,59
9	10,57	13,11	11,29	9,23	8,52
9,5	10,11	-	10,88	8,87	8,45

Pomiar 1^∗ - pomiar dokonany dla dużej płytki stalowej ,

Pomiar 2^∗ - pomiar dokonany dla dużej płytki aluminiowej,

Pomiar 3^∗ - pomiar dokonany dla małej płytki stalowej ,

Pomiar 4^∗ - pomiar dokonany dla dużej płytki stalowej w obecności dużej płytki aluminiowej,

Pomiar 5^∗ - pomiar dokonany dla dużej płytki aluminiowej w obecności dużej płytki stalowej,

Dokładności przyrządów pomiarowych:

• czujnik pojemnościowy: 1μm,

• czujnik indukcyjny (wiroprądowy) : 0,01 V.

2. Pomiary dokonane na stanowisku pomiarowym nr 2

Przemieszczenie okular Abby'ego [mm]	Okres czujnik indukcyjnościowy [μs]	Napięcie czujnik pojemnościowy [V]
0	30,320	-
0,5	3,4920	-
1	31,367	-
1,5	32,545	-
2	33,715	-
2,5	34,876	-
3	36,065	-
3,5	37,233	-
4	38,406	-
4,5	39,577	-
5	40,756	-
5,5	41,913	-
6	43,087	-
6,5	44,255	-
7	45,426	-
7,5	46,584	-
8	47,752	-
8,5	48,908	-
9	50,082	-
9,5	51,260	-
10	52,420	1,514
10,5	53,574	1,668
11	54,734	1,325
11,5	55,897	0,573
12	57,051	-0,850
12,5	58,213	-1,718
13	59,377	-1,490

Dokładności przyrządów pomiarowych:

• okular Abby'ego : 1 μm,

• czujnik indukcyjnościowy: 1 ns,

• czujnik pojemnościowy: 1 mV.

4. Opracowanie wyników

4.1 Charakterystyki z ćwiczenia nr 1
















1. Charakterystyki z ćwiczenia nr 2





5. Wnioski

1. Czujnik indukcyjny (wiroprądowy) ulega wpływom ze strony umieszczonych w jego pobliżu ferromagnetyków - obecność dodatkowych ferromagnetyków wprowadza dodatkowe błędy pomiarowe (im większa przenikalność magnetyczna względna ferromagnetyka zakłócającego tym większy błąd pomiarowy) .

2. Czujnik indukcyjny (wiroprądowy) wykazuje dużą czułość dla ciał o dużej przenikalności magnetycznej względnej (płytka stalowa), natomiast jest zbyt mało czuły dla ciał o niskiej przenikalności magnetycznej względnej (płytka aluminiowa). Jest to jedną z głównych wad tego czujnika - wyniki pomiarów zależą od własności fizycznych.

3. Pole powierzchni ma również wpływ na wyniki pomiarów (im większa powierzchnia badanego przedmiotu tym większa czułość) - co jest również wadą tego czujnika.

4. Jak wynika z wykresu charakterystyka statyczna czujnika pojemnościowego jest liniowa.

5. Z powodu małej ilości punktów pomiarowych charakterystyka statyczna czujnika indukcyjnościowego (ćwiczenie 2 ) nie jest dokładna.










---