background image

LABORATORIUM PODSTAW METROLOGII M-T 

Ćwiczenie nr 2

 

POMIARY PRZEMIESZCZEŃ LINIOWYCH I KĄTOWYCH. 

 

1. 

Wprowadzenie. 

 

Przetworniki do pomiaru przemieszczeń liniowych wykorzystywane są w metrologii 

warsztatowej, w robotyce, w układach sterowania automatycznego położeniem części maszyn lub 
narzędzi obróbczych oraz do kontroli stanu elementów wykonawczych automatyki. Pomiaru tego 
dokonuje się za pomocą czujników przemieszczeń pracujących w układach elektrycznych 
odpowiednich do wymagań współpracujących z nimi sterowanych urządzeń. W wielu układach 
automatyki przemysłowej sygnał pomiarowy z wyjścia czujnika przemieszczenia nie jest 
prezentowany na urządzeniach odczytowych lecz bezpośrednio jest wykorzystywany w zamkniętej 
pętli układu automatyki. Jednak w przeważającej liczbie przypadków wynik pomiaru 
przemieszczenia jest prezentowany na odpowiednich przyrządach odczytowych. W zależności od 
wymaganego zakresu mierzonych przemieszczeń oraz dokładności pomiaru wykorzystuje się 
różnego rodzaju czujniki przemieszczenia. Przy niezbyt dużych wymaganiach dokładnosciowych 
wykorzystuje się najczęściej indukcyjnościowe czujniki różnicowe, czujniki pojemnościowe oraz 
czujniki indukcyjne ( wiroprądowe ).  

W przedmiotowym ćwiczeniu laboratoryjnym wykorzystywane są wymienione konstrukcje 

czujników przemieszczeń liniowych pracujące w prostych układach pomiarowych pozwalające 
mierzyć przemieszczenia w zakresie do ok.25mm z rozdzielczością 1

µm.  

 

2. 

Konstrukcje i układy pomiarowe czujników przemieszczeń liniowych. 

 
2.1. Czujnik indukcyjnościowy. 
 

Na rys.1 przedstawiono szkic konstrukcji czujnika indukcyjnościowego różnicowego z rdzeniem 

nurnikowym pracującego w układzie przetwarzania przemieszczenie-stałe napięcie różnicowe. 

Uzwojenia  2, 3’i 3” i przemieszczany rdzeń 4 czujnika stanowią transformator różnicowy, który 

jest zasilany z generatora sinusoidalnego GS. Napięcia  U

X

’  i  U

X

”  uzwojeń różnicowych wraz z 

napięciem generatora U

Z  

podawane są na detektor fazowy  DF pracujący zwykle w układzie 

jednopołówkowym lub pierścieniowym. Na wyjściu detektora fazowego znajduje się filtr z którego 
uzyskuje się napięcie stałe U

X

  proporcjonalne do różnicy amplitud napięć U

X

’ U

X

 

U

U

U

X

X

X

=

'

 

( 1 ). 

To napięcie stałe jest sygnałem wyjściowym czujnika, i jest mierzone w układzie jak na rys.1 za 

pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego AC. Sposób detekcji napięć różnicowych według 
zależności (1) pozwala uzyskać praktycznie liniową charakterystykę czujnika przemieszczenia. 
Przykładową charakterystykę czujnika indukcyjnościowego z detektorem fazowym przedstawiono 
na rys.2b. Zastosowanie detektora fazowego w układzie czujnika linearyzuje jego charakterystykę 
zwłaszcza w obszarze przemieszczeń rdzenia czujnika w pobliżu położenia środkowego. W pobliżu 
środkowego położenia rdzenia czujnik różnicowy bez detektora fazowego jest nieliniowy ( rys.2a ). 
Ponadto można w nim wykorzystać tylko jedno ramię charakterystyki, a zatem ma on prawie 
dwukrotnie mniejszy zakres pomiarowy w porównaniu z czujnikiem z detektorem fazowym. 

 

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych 

1

background image

3''

5

6

2

4

7

1

x

U

x

'

DF

Czujnik

GS

3'

AC

U

x

''

U

z

0

+x

-x

U

x

 

Rys.1. Czujnik indukcyjnościowy różnicowy w układzie detektora fazowego. Oznaczono; 

1 – obudowa ferromagnetyczna, 2 – uzwojenie zasilające, 3’ i  3” – uzwojenia różnicowe,  
4 – rdzeń ferromagnetyczny, 5 – trzpień pomiarowy, 6 – sprężyna zwrotna, 7 – łożysko 
toczne. 

0

+X

Z

-X

Z

X

∆U

  =

U'

X

 - U"

X

 

U

X

+X

N

-X

N

X

0

X

0

X

N  

/ 2

X

N  

a)

b)

 

Rys.2. Charakterystyka indukcyjnego różnicowego czujnika przemieszczenia; a) – napięcia 

różnicowego , b) – napięcia stałego na wyjściu detektora fazowego. 

 
Zależność napięcia wyjściowego czujnika indukcyjnościowego U

 od przemieszczenia X można 

opisać zależnością: 
 

U

S

X

U

X

=

 

( 2 ) 

gdzie:   S

U

 – czułość czujnika; 

S

dU

dX

U

X

U

X

=

X

 

 

2.2. Czujnik indukcyjny ( wiroprądowy ). 

 
Czujnik indukcyjny wykorzystywany jest w praktyce do pomiaru małych przemieszczeń 

zarówno statycznych jak i dynamicznych. Ze względu na prostą konstrukcję, brak elementów 
ruchomych i wynikającą stąd małą inercję i dużą trwałość czujnika oraz bezdotykowy sposób 
pomiaru czujnik wiroprądowy ma zastosowanie w przemyśle szczególnie w pomiarach drgań 
mechanicznych, których częstotliwości sięgają kilkudziesięciu kHz. Na rys.3 przedstawiono zasadę 
konstrukcji oraz uproszczony układ pomiarowy czujnika wiroprądowego. 

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych 

2

background image

GS

PS

Fe

I

2

Φ

1

Φ

2

x

1

2

I

1

Czujnik

L

1

z

1

z

2

=1

x

0

UC

 

Rys.3.  Zasada konstrukcji i układ pomiarowy czujnika indukcyjnego ( wiroprądowego ). 

 
Zasadniczymi elementami czujnika jak na rys.3 jest cewka 1 zasilana prądem sinusoidalnym I

 z 

generatora GS oraz mocowana do badanego obiektu płytka 2 wykonana z metalu (zwykle z 
ferromagnetyka ). W zależności od odległości płytki od cewki (przemieszczenia) zmienia się 
indukcyjność cewki L

1 

oraz prąd zasilania I

1

 . Zmiany tych wielkości zależnie od układu generatora 

mogą wywoływać zmianę jego częstotliwości (okresu), napięcia wyjściowego lub poboru prądu ze 
źródła zasilania. Wymienione wielkości stanowią sygnał pomiarowy, który po odpowiednim 
przetworzeniu w układzie przetwarzania sygnału PS zamieniany jest na sygnał analogowy 
(napięcie stałe) lub cyfrowy (ciąg impulsów) dalej przetwarzany w układzie cyfrowym do postaci 
wartości liczbowej prezentowanej na przyrządzie odczytowym (zwykle cyfrowym polu 
odczytowym ). Dla czujnika wiroprądowego jak na rys.3 wielkością wyjściową zależną od 
mierzonego przemieszczenia jest okres generowanego przebiegu T.  

 

( )

( )

[

]

T

L C

L X

L X

C

T

X

=

=

+

=

2

2

0

0

π

π

T

X

+  

( 3 ). 

Wprowadzając pojęcie czułości czujnika dla okresu można zależność (3) przedstawić w postaci: 

 

T

S X

T

T

=

+

0

 

( 4 ) 

gdzie:  S

T

  - czułość czujnika dla okresu generowanego napięcia;   

S

dT

dX

T

X

T

X

=

X

nie ma 

wartości stałej w całym zakresie pomiarowym. 

Z zasady działania czujnika wiroprądowego wynika, że indukcyjność czujnika L (X ) zmienia się 

liniowo z przemieszczeniem jedynie dla małych przemieszczeń X<< X

0

.  W praktyce czujniki 

wiroprądowe wykorzystywane są w pomiarach przemieszczeń do kilku mm  rzadko do kilkunastu 
mm przy czym są one nieliniowe zwłaszcza w szerszych zakresach pomiarowych co zwykle 
wymaga stosowania układów linearyzujących. Ponadto przy wykorzystywaniu tych czujników 
należy liczyć się działaniem siły elektromagnetycznej na płytkę pomiarową co może powodować 
drgania badanego obiektu z podwójną częstotliwością zasilania czujnika lub jej wielokrotnością.  

W układzie przedstawionym na rys.3 napięcie generatora sinusoidalnego GS jest przetwarzane w 

układzie PS tak, aby można było na jego wyjściu uzyskać sygnał proporcjonalny do okresu napięcia 
generatora (możliwe jest przetwarzanie proporcjonalnie do indukcyjności lub mocy strat czujnika).  

 

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych 

3

background image

2.3. Czujnik pojemnościowy. 

 
Czujnik pojemnościowy o działaniu dotykowym podobnie jak czujnik indukcyjnościowy 

szczególnie dobrze nadaje się do pomiaru przemieszczeń statycznych lub wolnozmiennych. Wynika 
to z obecności ruchomych elementów w konstrukcji czujnika. Stosunkowo duża masa tych 
elementów powoduje ich dużą inercję. Z pośród opisywanych czujników przemieszczenia czujniki 
pojemnościowe mają najlepsze właściwości metrologiczne. Parametry elektryczne czujników 
pojemnościowych praktycznie nie zależą od temperatury i nie zmieniają się w czasie. Ponadto 
można budować czujniki o wymaganej charakterystyce przetwarzania przemieszczenia na 
pojemność na przykład liniowej. Niedogodnością  są małe zmiany pojemności czujników 
pojemnościowych co powoduje, że czujniki te muszą pracować w układzie elektrycznym o   
częstotliwości od kilkuset  Hz do  kilku MHz. Czujniki pojemnościowe pracują zwykle w układach 
generatorów sinusoidalnych, mostków prądu zmiennego lub w układach impulsowych na przykład 
w układzie uniwibratora. 

 
Na rys.4 przedstawiono szkic konstrukcji czujnika pojemnościowego pracującego w układzie 

uniwibratora. 

3

5

6

2

4

7

1

x

C

x

UW

UC

Czujnik

ΣC

R

T

 

Rys.4. 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. 

 
W układzie pomiarowym jak na rys.4 na wyjściu uniwibratora UW generowane są impulsy 

prostokątne, których okres jest równy: 
 

(

)

( )

( )

[

]

T

C

C R

C X

C X

C R

T

T

X

X

=

+

=

+

+

=

+

Σ

Σ

ln

ln

2

0

0

2

2

 

( 5 ) 

gdzie  C

X

 – pojemność czujnika, 

 

ΣC – sumaryczna pojemność pasożytnicza na wejściu uniwibratora (  w tym pojemność 

 

kabla czujnika ), 

 

R – rezystancja w układzie relaksacyjnym uniwibratora, 

 

.                  

( )

[

]

T

C X

C R

C R

0

0

0

2

=

+

=

Σ

ln

ln

 
Zmiany okresu impulsów na wyjściu uniwibratora w zależności od mierzonego przemieszczenia 

opisuje zależność:  

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych 

4

background image

 

T

T

S X R

T

=

+

0

2

ln

 

( 6 ) 

gdzie S

T  

- czułość czujnika dla okresu sygnału wyjściowego;     

S

dC

dX

C

X

T

X

X

=

Sygnał wyjściowy z uniwibratora wymaga przetworzenia na napięcie stałe lub sygnał impulsowy 

w odpowiednim kodzie cyfrowym. Należy zauważyć,  że przetwarzanie częstotliwości sygnału z 
uniwibratora na napięcie powoduje nieliniowość charakterystyki układu czujnika przy liniowej 
zależności pojemności czujnika od mierzonego przemieszczenia. 

 

3. 

Stanowisko laboratoryjne do pomiaru charakterystyki statycznej czujników 
przemieszczeń liniowych. 

 

Na rys.5 przedstawiono szkic stanowiska pomiarowego z ławą pomiarową z suportem śrubowym 

i optycznym układem odczytu położenia suportu. 
 

Na stanowisku tym bada się jednocześnie dwa czujniki, które oznaczono odpowiednio:  

CI – czujnik  indukcyjnościowy (opcjonalnie CW – czujnik wiroprądowy),. CP – czujnik 
pojemnościowy. 

Czujnik indukcyjnościowy CI pracuje w układzie różnicowym z detektorem fazowy DF 

i cyfrowym  układem pomiaru napięcia VC. Układ ten umożliwia pomiar przemieszczeń w całym 
zakresie pomiarowym czujnika  lub w ograniczonym do jego środkowej części przy czym 
zwiększona jest rozdzielczość pomiaru. 

Czujnik pojemnościowy CP pracuje w układzie uniwibratora UW, którego sygnał wyjściowy jest 

mierzony za pomocą cyfrowego częstościomierza liczącego PFL. Częstościomierzem tym można 
mierzyć okres lub częstotliwość sygnału wyjściowego uniwibratora.  

 

x

0 - 82 mm

VC

PFL

DF

UW

CP

CI

1

2

3

4

5

7

6

 

Rys.5. 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. 

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych 

5

background image

Przemieszczenia ustala się za pomocą pokrętła 5 napędu suportu 4 ławy pomiarowej 2 

i odczytuje  się za pomocą okularu Abbe’go 6 z precyzerem optycznym strojonym za pomocą 
pokrętła 7. Mierzone przemieszczenie X wyznacza się jako różnicę położeń zderzaka 3 opartego 
(bez luzu) na trzpieniach pomiarowych badanych czujników.    

Ława pomiarowa jak na rys.5 pozwala ustalać położenia zderzaka pomiarowego 3 

z rozdzielczością  1

µm. w zakresie przemieszczeń do ok.100mm. Aby uzyskać podaną 

rozdzielczość ustalanych położeń zderzaka pomiarowego należy tak regulować precyzer pokrętłem 
7 , aby uzyskać obraz w okularze jak to pokazano na rys.6 dla przykładowego wskazania  

X

p. 

= 6,628mm. 

 

25

30

0

1

2

3

4

5

6

7

8

6

Wskazanie- 6,628 

mm

9

10

11

 

Rys.6. Sposób odczytu wskazania w okularze Abbe’go.  

 
Obraz w okularze jak na rys.6 uzyskano po przesunięciu  ławy pomiarowej do położenia 

6,628mm. Najpierw należy odczytać wartość z podziałki liniowej ( w tym przypadku 6 ) następnie 
dalej poruszając napędem suportu po ustaleniu się wskaźnika ( pionowa kreska na rys.6 ) pomiędzy 
sąsiednimi  łukami podziałki obracając pokrętłem precyzera doprowadzić położenie wskaźnika 
najbliższą wartość na podziałce poziomej i odczytać wartość wskazaną na podziałce  łukowej 
precyzera    ( w tym przypadku odczytano wartość 28 ).  W ten sposób odczytana wartość wynosi 
6,628mm.  

  

4. 

Pytania kontrolne. 

 

1.  Podać zasady działania czujników przemieszczeń liniowych. 
2.  Dlaczego czujniki indukcyjnościowe i pojemnościowe nie są wykorzystywane do pomiaru 

drgań mechanicznych? 

3.  W jakim celu w układach pomiarowych czujników indukcyjnościowych wykorzystuje się 

detektory fazowe? 

4.  W jakich układach pracują czujniki pojemnościowe? 
5.  Porównać charakterystyki statyczne opisywanych w ćwiczeniu czujników. 
6.  Wymienić i uzasadnić sposoby zwiększenia czułości czujników przemieszczenia. 

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych 

6

background image

7.  Który z opisywanych w ćwiczeniu czujników pozwala uzyskać najwyższą dokładność 

pomiaru przemieszczenia. Uzasadnić odpowiedź. 

8.  Dlaczego czujniki wiroprądowe są wrażliwe na zbliżenie do nich przedmiotów metalowych? 

 

5.  BADANIE POJEMNOŚCIOWEGO CZUJNIKA KĄTA POCHYLENIA  

POWIERZCHNI. 

 

6.  Wprowadzenie. 

 

Na rys. 7 przedstawiono szkic stanowiska laboratoryjnego do badania właściwości statycznych 

pojemnościowego czujnika kąta pochylenia powierzchni. Stanowisko składa się z obrotowej belki, 
na której umieszczono badany czujnik, stolika zaopatrzonego w nóżki o regulowanej wysokości 
umożliwiające stabilne usytuowanie go na poziomej powierzchni.  

Badanie czujnika na stanowisku zwykle rozpoczyna się od ustawienia belki pomiarowej, na 

której umieszczony jest badany czujnik w położeniu poziomym. Dokonuje się tego za pomocą 
śruby mikrometrycznej oraz umieszczonej na belce poziomicy cieczowej. W tym położeniu belki 
(

α

= 0) odczytuje się na podziałce śruby mikrometrycznej wartość X

0  

{X

=  X(

α

= 0)} oraz mierzy się pojemność  C

x

 badanego czujnika za pomocą miernika 

pojemności (miernika RLC, mostka LC itp.) zapewniającego wymaganą w badaniach dokładność 
pomiaru. W ćwiczeniu laboratoryjnym bada się czujnik pojemnościowy, którego zasadę budowy 
pokazano na rys. 8. Istotą przedstawionej na rys. 8 konstrukcji badanego czujnika są półkoliste 
okładki kondensatora obrotowego, z których jedne są umocowane na sztywno do obudowy czujnika 
a drugie zamocowane na obrotowej osi w taki sposób, że niezależnie od położenia obudowy 
czujnika ich położenie nie zmienia się. Jest to możliwe dzięki usytuowaniu osi obrotu tych okładek 
poza ich środkiem ciężkości (na rys. 8 symbolizuje to masa okładek ruchomych , na którą działa 
przyśpieszenie ziemskie g).  

 
 

MIERNIK

POJEMNOŚCI

I

H

U

H

U

L

I

L

C

x

CZUJNIK

BADANY

Kable pomiarowe

Poziomica

α

x

α

x

l

X

0

a

A

A'

Oś obrotu belki

Belka pomiarowa

Śruba mikrometryczna

Przegub walcowy

g

 

 

Rys. 7   5.1. Stanowisko do badania czujnika kąta pochylenia powierzchni. 

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych 

7

background image

 

X

A

A'

α

x

l

Oś obrotu belki

O

 

 

Rys. 8   5.2. Topografia wymiarów geometrycznych stanowiska jak na rys.5.1. wykorzystywanych 

do wyznaczania kąta pochylenia belki pomiarowej. 

 
 

Wykorzystując wymiary geometryczne stanowiska jak na rys. 7 oraz na szkicu (rys. 8) 

można napisać dla dowolnego kąta pochylenia belki pomiarowej: 

 

l

X

X

l

X

X

0

arctan

arctan

=

=

α

 5.1 

(7) 

Zależność (7) można także przedstawić w postaci szeregu potęgowego:                      

 

[ ]

+

α

4

0

2

0

0

5

1

3

1

1

l

X

X

l

X

X

l

X

X

rad

X

 5.2 

(8) 

Aby wyznaczyć  kąt pochylenia 

α

w stopniach kątowych przelicza się wartości uzyskane z 

zależności  (7) lub (8) według wzoru: 

 

[ ]

[

rad

X

X

α

]

π

°

=

°

α

180

 5.3 

(9) 

 

W ćwiczeniu laboratoryjnym bada się czujnik pojemnościowy  w postaci kondensatora obrotowego 
o płaskich okładkach w kształcie półkoli ułożonych wielowarstwowo w sposób jak na rys. 9.  

180180

180

180

1801

8

0

α

x

C

xmin

C

xmax

C

x

m

mg

Okładka

ruchoma

Okładka

nieruchoma

r

d

 

Rys. 9   5.3. Zasada budowy pojemnościowego czujnika kąta pochylenia powierzchni. 

 

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych 

8

background image

Pojemność czujnika dla dowolnego kąta pochylenia 

αx można opisać ogólnym wzorem: 

 

( )

d

S

C

X

X

α

ε

=

 55(10) 

 

Zmiana kąta pochylenia czujnika powoduje wzajemne odchylenie się okładek czujnika tak jak 
pokazano na rys. 10.  

 

α

x

C

x

C(

α = α

x

)

C

x

C(

α = 0)

α

x

O

 

Rys. 10   5.4. Szkic wzajemnego położenia okładek czujnika pojemnościowego przy dwóch kątach 

pochylenia czujnika. 

 

Biorąc pod uwagę konstrukcję czujnika (rys. 9) oraz zachowanie się jego okładek przy  różnych 

kątach pochylenia czujnika (rys. 10) można stwierdzić że, mamy do czynienia z czujnikiem, który 
można opisać liniową zależnością jego pojemności od kąta pochylenia. Można więc dla pojemności 
czujnika w położeniu poziomym napisać: 

 

(

)

(

)

d

r

k

d

S

C

C

n

X

X

X

X

2

2

0

0

0

πε

=

=

α

ε

=

=

α

=

 5.6 

(11) 

 

gdzie: 

ε - przenikalność elektryczna (w przypadku kondensatora powietrznego ε = ε

0

), 

           d – średnia odległość pomiędzy okładkami, 
           k

– współczynnik zależny od liczby okładek kondensatora czujnika, 

            – promień łuku okładki. 
  

Jeśli czujnik zostanie odchylony od położenia poziomego o kąt 

α

x  

jak na rys. 10 to nastąpi 

zmiana jego pojemności o wartość: 
 

( )

0

X

X

X

X

C

C

C

α

=

 5.7 

(12) 

Przyczyną zmiany pojemności czujnika po odchyleniu go o kąt 

α

względem

 

poziomu

 

jest 

zmiana wzajemnego usytuowania jego okładek (rys. 10), wskutek tego zmienia się czynne pole 
powierzchni okładek o wartość: 

 

( )

[ ]

°

°

α

π

=

α

360

2

X

X

r

S

 5.8 

(13) 

Stąd przyrost pojemności czujnika: 

 

[ ]

[ ]

°

°

α

=

°

°

α

πε

=

180

1

180

1

2

0

2

X

X

X

n

X

C

d

r

k

C

 5.9 

(14) 

przy czym 

(

0

0

)

=

α

=

X

X

X

C

C

  oraz ; 

[ ]

[ ]

rad

X

X

α

π

°

=

°

α

180

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych 

9

background image

Wyżej przedstawione zależności dotyczą idealnego czujnika. W praktyce należy liczyć się z 

rozbieżnością wartośi obliczanych według  podanych zależności i wartości zmierzonych 
spowodowaną nierównoległością względem siebie okładek kondensatora obrotowego czujnika oraz 
niepłaską ich powierzchnią, mimośrodowym umieszczeniem poszczególnych okładek, pojemnością 
rozproszenia (wpływ  ścian obudowy czujnika), a także wpływ pojemności przewodów 
pomiarowych. Należy więc badać nieliniowość rzeczywistej charakterystyki. 
 
7. Program ćwiczenia – pomiar kąta 

 

1-  Przygotować stanowisko laboratoryjne do pracy (przyłączyć miernik pojemności i włączyć 

zasilanie) 

2-  Ustawić belkę pomiarową w pozycji poziomej z pomocą  śruby mikrometrycznej (w razie 

potrzeby skorygować wysokość nóżek stolika tak aby stolik był w położeniu poziomym) 
korzystając z poziomicy umieszczonej na belce pomiarowej (rys. 7) 

3-  Odczytać z podziałki mikromierza i zapisać wskazywaną wartość  X

0

  [

µm] – wskazane 

w [mm], odczytać wskazanie miernika pojemności dla tego położenia 

 oraz  

0

X

C

( )

0

X

tg

δ

 

4-  Zmieniając położenie belki za pomocą  śruby mikrometrycznej (np. co 1mm) dokonać dla 

tych położeń pomiaru pojemności i kąta stratności kondensatora czujnika – zmieniać 
położenie belki pomiarowej w obydwóch kierunkach względem położenia poziomego. 

5-  Obracając ostrożnie całym stanowiskiem w płaszczyźnie osi podłużnej belki zmierzyć 

graniczne wartości pojemności czujnika C

Xmin

 C

Xmax

6-  Sporządzić wykresy charakterystyk statycznych: - 

( )

X

X

f

C

α

=

 ; 

( )

X

X

f

S

α

=

 - 

charakterystykę czułości; 

( )

X

nlC

f

X

α

=

δ

 - charakterystykę błędu nieliniowości czujnika 

7-  Obliczyć wartości dla granicznych ustawień położenia czujnika (niemożliwych do 

ustawienia za pomocą śruby mikrometrycznej) 

8-  Wyprowadzić wnioski z pomiarów. 

 

Uwaga!  Przeprowadzić obliczenia niezbędne do realizacji p.6 i p.7 wykorzystując  wzory 
podane w opisie ćwiczenia.  
 Do  obliczeń przyjąć wartość:  l = 144mm.  Z zależności (8) i (9) otrzymuje się wtedy: 

[ ]

(

)

(

)

(

)

[

]

10

4

0

5

2

0

0

10

651

,

4

10

608

,

1

1

398

,

0

+

°

α

X

X

X

X

X

X

X

 X[mm]; X

0

[mm]. 

 

8. Program ćwiczenia – pomiar przemieszczeń liniowych 

 

1.  Dokonać identyfikacji badanych czujników i współpracujących z nimi układów pomiarowych. 
2.  Przygotować układy pomiarowe do pracy i ustalić położenie początkowe ławy pomiarowej. 
3.  Zdjąć charakterystyki statyczne czujników Y = f(X)  przemieszczając  ławę pomiarową za 

pomocą pokrętła suportu; Y – wskazanie przyrządu pomiarowego ( częstotliwość Y = f , okres 
Y = T, napięcie Y = U ) ; wartości położeń X  odczytywać za pomocą okularu Abbe’go. 

4.  Dokonać pomiaru charakterystyki czujnika indukcyjnego także dla zwężonego zakresu 

pomiarowego. 

5.  Sporządzić wykresy czułości badanych czujników: S

U

  = f( X ), S

T

  = f( X ), S

C

  = f( X ) – czułość 

czujnika pojemnościowego ( bez układu pomiarowego ). 

6.  Sporządzić wykresy błędów nieliniowości badanych czujników: 

δ

NU

  = f( X ), 

δ

ΝΤ

  = f( X )

7.  Wnioski z pomiarów. 
 
Uwaga!  Zachować ostrożność przy ustawianiu ławy pomiarowej na początkowe położenia – 
istnieje możliwość uszkodzenia badanych czujników wskutek uderzenia ich  zderzakiem ławy 
pomiarowej ( duża masa ławy ).  

MT ćw. 2 Pomiar przemieszczeń liniowych 

10