Материал: Лаб_9_10

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ ТЕХНИКА И МЕТРОЛОГИЯ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ЧАСТЬ 2 Лабораторные работы № 9, 10

Под редакцией проф. Г.Н.Солопченко

Санкт - Петербург Издательство Политехнического университета

2014

УДК 621.317.08.(075.8) C 606

Измерительная информационная техника и метрология. Лаб. практикум. В 6

частях. Ч. 6. Лабораторные работы № 9, 10 / Под ред. проф. Г.Н.Солопченко: СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2014. − 29 С.

Соответствует требованиям образовательных стандартов по направлениям направлениям140200, 140600, 150100, 200100, 220200, 230201, а также требованиям Закона РФ “Об обеспечении единства измерений”. Состоит из пяти частей, каждая из которых издана отдельной брошюрой.

Настоящая шестая часть практикума содержит методические указания по выполнению лабораторных работ № 9 “ Градуировка и метрологические испытания макета тензометрических весов” и № 10 “Исследование методов и погрешностей измерения параметров переменного напряжения и тока”.

При выполнении всех работ следует использовать часть 1, в которой приведена общая информация о характеристиках применяемых приборов, сведения из нормативной метрологии, из теории вероятностей и математической статистики.

Предназначен для студентов факультета технической кибернетики, электромеханического факультета, а также для студентов других факультетов и кафедр, учебными планами которых предусмотрено обучение по дисциплинам “Информационноизмерительная техника и основы метрологии”, “Метрология, стандартизация и сертификация”, и по другим родственным им дисциплинам.

Табл. 9. Илл. 12.

Печатается по решению редакционно - издательского совета Санкт - Петербургского государственного политехнического университета.

Санкт - Петербургский государственный политехнический университет, 2014

2

РАБОТА № 9

ГРАДУИРОВКА И МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ МАКЕТА ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОГО ВЕСОИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

1. Цели работы.

Ознакомление с метрологическими процедурами определения статической характеристики преобразования макета весов и методами статистиче-

ской обработки результатов измерений веса предметов.

2.Программа работы

1.Определение статической характеристики тензометрического весо-

измерительного преобразователя.

2. Многократные взвешивания на отградуированном весоизмери-

тельном преобразователе.

3. Статистическая обработка результатов взвешивания.

3.Используемые приборы и оборудование

3.1.Перечень оборудования

Вработе используется следующее оборудование

-консольная балка (макет измерительного преобразователя силы),

-образцовые гири,

-четырехканальный измерительный преобразователь NI 9237,

-персональный компьютер с программным обеспечением работы.

3.1. Консольная балка

Консольная балка в данной работе представляет собой макет типичной механической конструкции, которая может служить моделью, например,

стрелы подъемного крана или кронштейнов мачт линий электропередачи, деформации которых измеряют с целью сертификационных испытаний, при выпуске из производства или при эксплуатации с целью обнаружения перегрузки и предотвращения разрушения.

3

Кроме того консольная балка может служить в качестве упругого эле-

мента датчика силы, а в совокупности с электронными преобразователями - в качестве измерительного преобразователя силы в напряжение или ток. В

настоящей работе консольная балка с приклеенными к ней тензорезисторами и электронным измерительным преобразователем используется в каче-

стве макета электронных весов. В состав макета входит также компьютер и программа обработки результатов взвешивания. Коды, полученные на вы-

ходе преобразователя при каждом взвешивании, передаются в память компьютера, обрабатываются там и представляется на экране дисплея в едини-

цах силы.

На рис. 3.1. схематически представлена консольная балка с четырьмя тензорезистивными преобразователями (ТП) и четырехканальный аналого-

цифровой измерительный преобразователь (ИП). Каждый канал преобразователя воспринимает сигналы от соответствующей пары тензорезисторов,

наклеенных сверху и снизу балки в четырех ее сечениях, расположенных на расстояниях 260 мм, 315 мм, 365 мм и 435 мм от конца балки. Относитель-

ные деформации пар тензорезисторов, расположенных в разных сечениях, различны и выражаются формулой

4

мм, h = 8,3 мм, E - модуль упругости материала балки, x - расстояние, от-

считываемое от точки приложения силы.

Каждая пара тензорезисторов составляет половину моста, вторая поло-

вина которого расположена внутри измерительного преобразователя и состоит из двух постоянных резисторов. При деформации равновесие моста нарушается, и в измерительной диагонали моста возникает ток, который усиливается и преобразуется, в конечном итоге, в напряжение и далее в код.

Подробнее об этом см. п. 3.2 и рисунок 3.2.

В настоящей работе предусматривается калибровка макета весов, це-

лью которой является определение коэффициента пропорциональности между весом и выходным кодом аналого-цифрового преобразователя. При калибровке макет нагружается гирями известного веса.

Персональный компьютер, входящий в состав макета датчика силы,

управляет переключениями коммутатора и осуществляет сбор результатов измерений через устройство сопряжения интерфейсов.

Измерительные мосты, преобразователь NI 9237 питаются через отдельный адаптер питания.

3.2. Измерительный электронный преобразователь

Структурная схема измерительного электронного преобразователя представлена на рис. 3.2. Он состоит из четырех идентичных измеритель-

ных каналов, коммутатора, усилителя, АЦП и персонального компьютера. Половины мостов, усилители, коммутатор и АЦП расположены в одном блоке NI 9273 (на схеме обведен пунктиром и обозначен ИП). На рис. 3.2

представлена Tp1 ,Tp2 ,...,Tp8 структурная схема четырехканального измерительного преобразователя без источников питания. На этом рисунке обозначено:

тельные элементы, состоящие из двух тензорезисторов, наклеенных на противоположные стороны балки..

5