66503

Исследование датчика линейных ускорений

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Датчик линейных ускорений (ДЛУ) предназначен для измерения линейных ускорений летательных аппаратов и выдачи электрического сигнала, величина которого пропорциональна линейному ускорению, действующему вдоль оси чувствительности.

Русский

2014-08-22

806 KB

32 чел.

МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра 303

      УТВЕРЖДАЮ

                                                       Заведующий кафедрой 303

                  _______________Осипов В.Г.

          «____»__________200__ г.

Лабораторная работа № 9

«Исследование датчика линейных ускорений»

 По дисциплине: «Основы проектирования приборов и систем».

Специальность 200103 Авиационные приборы и измерительно-    

вычислительные комплексы

 

Обсуждено на заседании кафедры                                                                  «___»________________200__г.

                                                         

                                                               Протокол № ____

МАИ 200 __г.  

О Г Л А В Л Е Н И Е

  1.  Назначение датчика линейных ускорений...........................................................................................................................................3
  2.  Цель работы................................................................................................................................................3
  3.  Теоретическая часть....................................................................................................................................................4
    1.  Принцип действия датчика линейных ускорений....................................................................................................................................4
    2.  Электрическая схема датчика линейных ускорений....................................................................................................................................8
    3.  Особенности конструкции датчика линейных ускорений....................................................................................................................................9
    4.  Метрологические характеристики датчика линейных ускорений…………………......................................................................................................12
    5.  Основные технические характеристики датчика линейных ускорений………………………………………………………………………………....…..15
  4.  Экспериментальная часть……..........................................................................................................................................17
    1.  Описание лабораторной установки..................................................................................................................................17
    2.  Методика исследования метрологических характеристик ДЛУ и порядок проведения работы.......................................................................................................................................19
      1.  Снятие статической выходной характеристики и определение ее крутизны…………………………………………………………………………..…...19
      2.  Определение методической погрешности от несовпадения осей чувствительности датчика с направлением действующего ускорения……………………………..………………………………………….....…21
      3.  Определение амплитудно-частотной характеристики ДЛУ………………………………………………………………………………...….22
      4.  Экспериментальное определение переходного процесса ДЛУ………………………………………………………………………………...….23
  5.  Требования, предъявляемые к отчету................................................................................................................................................24
  6.  Литература.......................................................................................................................................25


1. НАЗНАЧЕНИЕ ДАТЧИКА ЛИНЕЙНЫХ УСКОРЕНИЙ

Датчик линейных ускорений (ДЛУ) предназначен для измерения линейных ускорений летательных аппаратов и выдачи электрического сигнала, величина которого пропорциональна линейному ускорению, действующему вдоль оси чувствительности. Этот сигнал используется для получения информации о траектории движения летательного аппарата или о величине воздействий, которым он подвергается в процессе полета. В первом случае датчики линейных ускорений, или акселерометры, используются в инерциальных навигационных системах с целью определения скорости и координат центра тяжести летательного аппарата путем интегрирования измеренных ускорений. Во втором случае ДЛУ применяются в автоматических устройствах управления полетом (автопилотах) для поддержания заданного режима и улучшения качества управления. В некоторых случаях ДЛУ служат для измерения и регистрации с целью ограничения допустимых перегрузок летательного аппарата или его экипажа (датчики перегрузок).

2. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Настоящая работа ставит своей целью:

  •  изучить назначение, принцип действия и принципиальную схему датчика линейных ускорений;
  •  ознакомиться с кинематической схемой, конструктивными особенностями и основными техническими характеристиками датчика линейных ускорений;
  •  разобраться  со  структурной  схемой ДЛУ, проанализировать его метрологические характеристики и погрешности измерения;
  •  ознакомиться с методикой испытаний и лабораторной установкой для исследования датчика линейных ускорений;
  •  определить экспериментально и проанализировать статические и динамические характеристики ДЛУ.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Принцип действия датчика линейных ускорений.

Существуют три метода измерения линейных ускорений: инерциальный метод, метод дифференцирования скорости полета и метод двукратного дифференцирования пути, пройденного летательным аппаратом.

Инерциальный метод состоит в измерении силы или пропорционального ей перемещения, которые возникают при движении с ускорением инерциальной массы. По второму методу значение ускорения получается путем дифференцирования электрического выходного сигнала с датчика скорости полета. Третий метод основан на двукратном дифференцировании по времени некоторого перемещения летательного аппарата на мерной базе (например, выходных сигналов дальномера или высотомера).

На летательных аппаратах основное применение нашел инерциальный метод измерения ускорений. В зависимости от способа измерения инерционной силы приборы для измерения ускорений делятся на пружинные и компенсационные. В настоящей работе рассматривается инерционный компенсационный датчик линейных ускорений.

Электрокинематическая схема датчика линейных ускорений приведена на рис. 1.

СХЕМУ ПЕРЕДЕЛАТЬ – ПРОВЕРИТЬ ОШИБКИ!

Под действием линейных ускорений, направленных по входной оси X датчика, возникает инерционный момент, который отклоняет маятник М от положения равновесия вокруг оси Y на определенный угол, пропорциональный линейному ускорению:

                                                        (1)                        

где m - масса маятника, кг;

a  - действующее линейное ускорение, м/c2;

l  - плечо центра тяжести маятника, м;

  MИ - инерционный момент, Hm.

Так как действующая перегрузка равна: n = a/g, то MИ = mlgn. Поворот маятника относительно оси Y преобразуется датчиком угловых перемещений ДУ в электрический сигнал переменного тока, пропорциональный углу отклонения. Сигнал с датчика угла поступает на вход фазочувствительного детектора усилителя БУ-44-2-11, преобразуется в напряжение постоянного тока полярности соответствующей знаку воздействующего ускорения, и через усилитель постоянного тока УПТ-9 подается на электрическую пружину моментного преобразователя МП прибора. Моментный преобразователь создает момент Мпр, пропорциональный току I, который уравновешивает момент Ми инерционных сил, действующих на массу маятника:

                (2)                          

где  KМП - коэффициент преобразования моментного преобразователя.

Отклонение подвижной части датчика прекратится при равенстве инерционного момента и момента электрической пружины (моментного датчика):

mal = KMAI                        (3)

        (4)

Таким образом, ток в катушке моментного датчика прямо пропорционален действующему линейному ускорению (перегрузке).

Выходное напряжение снимается с сопротивления, включенного последовательно с катушкой моментного преобразователя, и имеет величину, пропорциональную действующему ускорению:

        (5)

Малогабаритный блок питания (универсальный) МУБП-1-1 предназначен для питания напряжением постоянного тока 25 +/-2,5 В со средней точкой усилителя обратной связи. Блок питания состоит из трансформатора, выпрямителя и фильтра. Усилитель обратной связи, состоящий из блока усилителя БУ-44-2-1 и усилителя постоянного тока УПТ-5, предназначен для питания обмотки возбуждения датчика угла, выделения постоянной составляющей сигнала, поступающего с датчика.

Функциональная схема усилителя обратной связи может быть представлена блоком усилителя, который состоит из генератора Г синусоидальных колебаний с частотой 4...6 кГц для питания обмотки возбуждения датчика угла, фазочувствительного детектора Д, предназначенного для выпрямления выходного сигнала, поступающего с датчика угла; корректирующих цепей КЦ, которые обеспечивают необходимые статические и динамические характеристики датчика линейных ускорений. Усилитель постоянного тока УПТ-9, собранный на транзисторах, предназначен для усиления выпрямленного фазочувствительным детектором сигнала.

3.2. Электрическая схема датчика линейных ускорений.

Электрическая схема датчика линейных ускорений приведена на рис.2.

Рис. 2 Электрическая схема датчика линейных ускорений

Питание прибора,  съем выходных сигналов и подача  напряжения  на моментный задатчик осуществляется через соответствующие штыри штепсельного разъема Ш. Кроме того, через штепсельный разъем можно снимать на внешний потребитель напряжение +/- 25В.

В приборе имеются внутренние штепсельные разъемы блоков У1 (усилитель постоянного тока), У2 (электромеханический узел датчика линейных ускорений), У3 (малогабаритный универсальный блок питания), У4 (блок усилителя обратной связи) и У5 (блок защиты).

Напряжение питания 36 В 400 Гц поступает через гнезда 8,5 разъема Ш по внутренней проводке на блок защиты У5 и далее на гнезда 1, 3 на вход блока питания У3. В блоке питания переменное напряжение преобразуется трансформатором, выпрямляется диодным мостом, фильтруется и выдается с контактов 7, 8, 9 в виде постоянного напряжения +/- 25 В с нулевой точкой.

Напряжение постоянного тока +/- 25 В поступает для питания блоков усилителей У1 и У2 через клеммы из разъемов.

При воздействии линейного ускорения по оси чувствительности с обмотки  датчика угла ДУ (блок У2, клеммы 6, 7) снимается сигнал переменного тока, который через клеммы и внутреннюю проводку поступает на блок усилителя БУ (У4, через клеммы 2, 8), где происходит его выпрямление. Преобразованный сигнал с контактов 5, 9 в виде постоянного тока поступает на вход УПТ-9 (через клеммы 6, 7), где усиливается, а затем через контакты 1, 7 блока У2 попадает по специальному нагрузочному сопротивлению на обмотку датчика момента (электрическую пружину) ДЛУ. Обмотка возбуждения датчика запитывается переменным током частотой 4...6 кГц от генератора блока усилителей.

Выходное постоянное напряжение  определенной полярности, снимаемое с сопротивления, проходит через корректирующую цепь и выдается потребителю с выхода штепсельного разъема Ш.

Функционирование датчика линейных ускорений контролируется путем подачи электрического сигнала определенной формы от внешнего источника через разъем Ш на изолированную обмотку моментного задатчика блока У2.

3.3. Особенности конструкции датчика линейных ускорений.

Конструктивно блок датчика линейных ускорений представляет собой смонтированные на корпусе электромеханический узел собственно датчика (ДЛУ ВЧ), а также плату с усилителем обратной связи и блоком питания, защищенных от внешних воздействий кожухом. Съем сигналов и подача питания производятся через штепсельный разъем и жгут проводов.

Датчик ДЛУ ВЧ, общий вид которого представлен на рис.3, состоит из следующих основных узлов: маятника, датчика угла и датчика момента.

Рис. 3 Датчик ДЛУ ВЧ

Маятник состоит из собственно маятника поз.1, внутри которого имеются взаимно перпендикулярные резьбовые отверстия для балансировочных винтов. Определенная маятниковость подвижной системы достигается путем перемещения винта, указанного на поз.2.

На маятнике посажены и с помощью эпоксидкомпаудного клея ВК-9 крепятся на обойме поз.3 постоянный магнит поз.4 датчика момента, пакет поз.5 ротора датчика угла, грузы поз.6 и поз.7. Эти грузы необходимы для создания дополнительного балансирования для диапазонов 3g...5g.

С двух концов маятник заканчивается осями, которые вращаются в шарикоподшипниках поз.8 и поз.9 и упираются для предотвращения осевого смещения в подшипники поз.10 и поз.11. Выбор осевого люфта производится путем вращения винта поз.12.

Правый подшипник поз.9 располагается во фланце поз.13, который вставляется в корпус поз.14а прибора, фиксируется в нем при помощи гайки поз.15.

Датчик момента, предназначенный для создания противодействующего момента, состоит из постоянного шестиполюсного магнита (поз.4), каркаса, закрепленного на фланце поз.13, с расположенными на нем шестью катушками поз.16, и магнитного экрана поз.17.

Принцип действия моментного датчика основан на свойстве возникновения механических сил, действующих на проводник с током в поле постоянного магнита. Взаимодействие постоянного тока, протекающего по катушкам, с постоянным магнитом приводит к созданию вращающего момента, пропорционального протекающему по катушкам току. Моментный датчик имеет пять катушек для электрической пружины и одну катушку для дистанционного контроля функционирования датчика линейного ускорения. Так как постоянный магнит находится на маятнике, то при пропускании тока через катушку возникает противодействующий момент, стремящийся повернуть маятник.

Датчик угла предназначен для преобразования угловых перемещений маятника в электрический сигнал. Датчик угла конструктивно состоит из статора поз.18 с шестнадцатью пазами и шестнадцатью зубьями, набранного из магнитомягкого материала, с обмотками поз.19 возбуждения СВ и сигнальной обмоткой ОС, заложенными в пазы. Пакет статора при помощи компаудной заливки поз.20 крепится к основанию поз.21. В состав датчика угла входит также пакет ротора поз.5, имеющий восемь пазов и восемь зубьев. Основание поз.21, в котором находится также подшипник поз.8, опоры маятника, вставляется в корпус по.14 и крепится к нему при помощи винтов поз.22 и гаек поз.23.

Когда зуб ротора располагается симметрично под пазом статора, то магнитный поток обмотки возбуждения ОВ пронизывает сигнальную обмотку ОС в двух направлениях, и поэтому наводимые в ней ЭДС имеют одинаковую величину, так как наводятся одним потоком и находятся в противофазе. Суммарное значение наводимых ЭДС равно нулю.

При повороте ротора на некоторый угол магнитный поток ОВ разветвляется на два потока, различных по величине и пропорциональных магнитному сопротивлению в различных воздушных зазорах. Оба потока пронизывают сигнальную обмотку ОС и наводят в ней ЭДС со сдвигом фаз на 180 и по величине, пропорциональной магнитным потокам. Суммарное значение ЭДС, снимаемой с обмотки ОС, будет пропорционально величине поворота датчика угла.

Для ограничения угла поворота маятника имеется упор поз.24. На фланец поз.13 клеится эпоксидным компаундом ЭД5-К2 плата поз.25 для монтажа токопроводов поз.26 и элементов электрической схемы (сопротивлений поз.27). Корпус закрывается с двух сторон приваренными к нему герметично крышками поз.28 и поз.29 (с гермовыводами). Подшипники фиксируются втулками поз.30 и поз.31.

3.4. Метрологические характеристики датчика линейных ускорений.

Нормируемые метрологические характеристики средств измерения, в частности измерителей линейных ускорений, определяются в соответствии с ГОСТ 8.009-84. Они включают в себя перечень как статических, так и динамических характеристик, нормирующих соответствующие виды погрешностей.

Измерителям ускорений присущи методические и инструментальные погрешности. Методические погрешности делятся на две группы:

  •  погрешности, возникающие из-за отсутствия восприятия датчиком линейных ускорений гравитационных сил вследствие реагирования его только на активные ускорения;
  •  погрешности,  возникающие из-за  несовпадения  оси  чувствительности с направлением действия измеряемого ускорения.

Гравитационные ускорения поля Земли и планет известны с большой точностью для определенных местоположений летательного аппарата, что и позволяет внести соответствующие поправки в показания измерителей ускорений.

Погрешности от несовпадения оси чувствительности и направления измеряемого ускорения определяются тем, что на прибор будет действовать не вся активная сила, только ее составляющая по оси чувствительности,  а также прибор будет реагировать на ускорения,  действующие по другим  осям  системы координат.  Особенно это заметно для маятниковых акселерометров вследствие отклонения чувствительного элемента  от  оси равновесия. С целью уменьшения второй составляющей методической погрешности в компенсационных маятниковых измерителях ускорений стремятся обеспечить минимальное отклонение чувствительного элемента.

Инструментальные погрешности измерителей ускорений появляются в итоге влияния ряда внешних и внутренних причин, к которым относятся силы трения в люфтах и опорах, неравномерность и отклонение от расчетной характеристики преобразователя перемещений и моментного преобразователя в нормальных условиях и при изменении температуры окружающей среды, изменения параметров механических и электрических элементов прибора, колебания напряжения питания и др.

Инструментальные погрешности акселерометров являются случайными величинами, закон распределения которых обычно близок к нормальному.

Математическое ожидание или среднее значение погрешности рассматривается как систематическая составляющая, которая может быть учтена при коррекции сигнала или тарировки прибора. Класс точности прибора определяется величиной рассеивания погрешности возле среднего значения, мерой которого служит среднеквадратическое отклонение.

Для уменьшения инструментальных погрешностей стремятся уменьшить трение в подвесах, улучшить характеристики чувствительности акселерометра, а также применяют термостатирование.

Для оценки динамических характеристик необходимо определить передаточную функцию прибора. Передаточную функцию изучаемого датчика линейных ускорений можно получить путем анализа составленной согласно принципу действия прибора блок-схеме, представленной на рис.4.

На основании методов теории автоматического управления можно записать выражение передаточной функции прибора, если известны передаточные функции отдельных звеньев:

                                  (6)

где W1 = ml - передаточная функция маятника;

W2 = 1/(Jp2) - передаточная функция подвижной системы, причем  J - момент инерции подвижной системы;

W3 = KДУ - передаточная функция датчика угла, равная его коэффициенту преобразования;

W4 = КУWK(p) - передаточная функция усилителя, имеющего коэффициент усиления KУ, с корректирующим звеном, передаточная функция которого может иметь вид:;

W5  = KМП - передаточная функция моментного преобразователя, равная его коэффициенту преобразования KМП;

W6  = K6 - передаточный коэффициент выходного сопротивления, численно равный величине сопротивления Rн.

Подставляя эти значения в формулу (6), получим следующее выражение передаточной функции датчика линейных ускорений:                                             (7)

Введем обозначения:  - чувствительность датчика линейных ускорений,

C = KДУ KУ KМП - коэффициент жесткости.

Выражение (7) преобразуем к виду:

                                    (8)

Далее обозначим  и, используя передаточную функцию практически реализуемого стабилизирующего звена , в итоге получим передаточную функцию третьего прядка:

                              (9)

При отсутствии корректирующего звена (τ1 = 0 и τ2 = 0) система будет динамически неустойчивой. Условием динамической устойчивости прибора является положительность коэффициентов характеристического уравнения и соблюдение неравенства (τ1 > τ2).

Определяя расчетным и экспериментальным путем передаточные характеристики каждого звена системы, находятся коэффициенты общей передаточной функции, а затем могут быть построены по известным методам теории автоматического управления переходной процесс при скачкообразном воздействии входного сигнала или амплитудно-частотная характеристика ([2], стр. 78-85). Если (τ1 > τ2), то передаточную функцию прибора можно рассматривать для упрощения как звено второго порядка. Тогда динамические характеристики и соответственно виды переходных процессов будут зависеть от характера корней характеристического уравнения (см [2], стр. 71-77).

Для анализа частотных характеристик датчика линейных ускорений определим параметры вынужденной составляющей при гармоническом воздействии на подвижную систему X = Asin(wt). Комплексная передаточная функция ДЛУ находится путем подстановки p = jw в передаточную функцию, представленную выражением (9):

              (10)

Далее, определив модуль комплексной передаточной функции:

                      (11)

и вычислив его значение для w = 0: Z(0) = K, находим выражение амплитудно-частотной характеристики ДЛУ:         (12)

Определяя параметры T, τ1 и τ2 можно построить амплитудно-частотную характеристику и сравнить ее с экспериментальной.

3.5. Основные технические характеристики датчика линейных ускорений.

Исследуемый датчик линейных ускорений имеет следующие технические данные. Диапазон измерения ускорений: +/- 3g. Порог чувствительности прибора должен быть не более 0,1% от диапазона измерений, при этом изменение выходного сигнала относительно его нулевого значения должно быть не менее 0,06 В. Выходной сигнал при отсутствии линейного ускорения не более 0,05 В при нормальных условиях и не более 0,07 В в диапазоне температур +/- 60 С.

Зависимость выходного сигнала от входного линейного ускорения в статическом режиме может быть представлена выражением:

          (13)

где

           а - текущее значение линейного ускорения;

аM - диапазон измерений;

UH - номинальное значение выходного сигнала (UH = 10 +/- 0,02 В);

H = 0,03- эксплуатационный допуск при нормальной температуре;

t = 0,03 - температурная погрешность;

U0 - нулевой сигнал.

При подключении нагрузки выходная характеристика описывается выражением:

 (14)

где  RH - выходное сопротивление датчика;

      RH1 - сопротивление нагрузки.

Выходной сигнал при действии линейного ускорения, равного диапазону измерений, перпендикулярно к измерительной оси должен быть не более 0,3 В.

Прибор должен обладать следующими динамическими характеристиками:

- полоса пропускания прибора не менее 80 Гц;

- резонансный ток не более ...;

        - сдвиг фаз на частоте 10 Гц не более 25 .

Датчик линейных ускорений может работать в интервале температур от минус 60º С до плюс 60º С и может выдерживать изменение атмосферного давления от 780 мм рт.ст. до 5 мм рт.ст. Блок датчика вибропрочен в диапазоне частот от 5 Гц до 50 Гц с амплитудой вибрации не более 1 мм и от 50 Гц до 300 Гц с ускорением 5g.

Потребляемый прибором ток не более 0,13 А, а его масса не превышает 2,5 кг.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

4.1 Описание лабораторной установки.

Принципиальная электрическая схема лабораторной установки приведена на рис.5.

Рис. 5 Принципиальная электрическая схема лабораторной установки

Подвод питания переменного тока 36 В 400 Гц осуществляется по проводам через клеммы 1,2, предохранитель ПР1 путем включения тумблера К1 и контролируется вольтметром V1. Выходной сигнал с прибора Uвых измеряется вольтметром V2 при включенном тумблере К2. Для передачи выходного сигнала на внешние измерительные приборы, например, частотомер или осциллограф, имеются выходные клеммы 5-6,7-8, которые задублированы.

Подача внешнего напряжения на катушку дистанционного контроля моментного датчика производится через клеммы 3-4 (напряжение Uмд), сопротивление RI (350 Ом) при нижнем положении контактов переключателя К2. При верхнем положении контактов переключателя К2 путем нажатия кнопки К1 производится подача скачкообразного изменения напряжения U=25В на катушку дистанционного контроля моментного преобразователя для снятия переходного процесса ДЛУ.

В комплект лабораторной установки для исследования ДЛУ должны входить: лабораторная панель с испытуемым датчиком, генератор низкой частоты, осциллограф и вольтметр.

Внешний вид лабораторной панели с испытуемым датчиком приведен на рис.6.

Рис. 6 Внешний вид лабораторной панели с испытуемым датчиком

На лабораторной панели 1 закреплена поворотная платформа 2, на которой располагается исследуемый ДЛУ 3. При повороте платформы на угол +/- 50 имитируется изменение воздействия ускорения в диапазоне +/- 1g. Питание 36 В 400 Гц на установку подводится через штепсельный разъем 4, включается тумблером 5 (К5) и фиксируется вольтметром 6(V1).

Выходной сигнал с датчика линейных ускорений снимается с клемм 6 (5-6) и 7 (7-8) на внешний измеритель (вольтметр или осциллограф) и может также измеряться при включении тумблера 8 вольтметром 9 (V2). Подача внешнего синусоидального напряжения от генератора низкой частоты на моментный задатчик ДЛУ производится через клеммы 10(3-4) при положении "1" тумблера 11. Скачкообразный сигнал напряжения на обмотку моментного задатчика подается от внутреннего источника в положении "2" тумблера 11 и при нажатии кнопки 12.

4.2. Методика исследования метрологических характеристик  ДЛУ и порядок проведения работы.

4.2.1. Снятие статической выходной характеристики и определение ее крутизны.

Снятие выходной характеристики ДЛУ производится методом статического тарирования для ускорений от 0 до +/- 1. Датчик устанавливается на горизонтальной площадке поворотной платформы с угломерным устройством. Горизонтальное положение датчика выверяется жидкостным уровнем. В горизонтальном положении на датчик действует нулевое ускорение. При наклоне +/- 90 под действием собственного веса несбалансированных элементов подвижной системы датчика создается ускорение +/- 1g. В остальных случаях ускорение определяется в зависимости от угла наклона платформы:

a = g*sin(α) (15)

где α - ускорение, действующее на чувствительный элемент, м/с;

     α - угол наклона платформы, град или рад;

     g - ускорение силы тяжести.

Идеальная расчетная статическая характеристика представляет собой линейную зависимость выходного сигнала от входного, проходящую через начало координат. В реальных случаях выходная характеристика апроксимируется уравнением (13). Такая выходная характеристика может быть получена спрямлением экспериментальной зависимости. Спрямление экспериментальной зависимости производится путем построения линии регрессии с использованием метода наименьших квадратов. В этом случае сумма квадратов отклонений экспериментальных точек от спрямленной характеристики должна быть наименьшей. Уравнение линии регрессии запишется в виде:

       UВЫХ = Ka + U0    (16)

где K- крутизна характеристики ДЛУ, c/m2;

     U0 - нулевой сигнал, определяющий смещение характеристики.

Для нахождения наиболее правдоподобных оценок коэффициентов К и U0 уравнения (16) на основе экспериментальных данных ai  и UВЫХ i  выводится:

                           (17)

где i - значения координат экспериментальной характеристики;

     n - число экспериментальных точек.

Эти уравнения легко решаются, если принять за начало отсчета среднеарифметическое значение.

При этом для оценки коэффициентов уравнение (16) примет вид:

                        (18)

В общем случае смещение характеристики, спрямляющей экспериментальные данные по отношению к идеальной статической характеристики, соответствует систематической аддитивной погрешности, а изменение коэффициентов ее наклона определяет мультипликативную систематическую погрешность. Разброс экспериментальных точек возле линии регрессии соответствует случайной составляющей погрешности.

Снятие статической характеристики производится в следующем порядке.

Прежде, чем подключить источник питания, привести установку в исходное состояние, установив все тумблеры в положение "выкл.". Платформа должна занимать горизонтальное положение, что соответствует нулевому делению угломерного устройства.

Подключить источник питания 36 В 400 Гц путем включения тумблера К1, проконтролировать подачу напряжения по вольтметру V1.

Для измерения выходного напряжения Uвых подключить вольтметр V2 путем включения тумблера К3.

Снять показания вольтметра V2 при различных положениях платформы в диапазоне от -90 до +90 . Результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1.

Углы поло-жения плат-формы, град

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

Uвых, В

Изме-ренное ускоре-ние, м/с2

Uвых

расчет-ное, В

Идеальная расчетная характеристика имеет вид:

где UH  =10 В и aM = 3g = 29,4 м/с.

Тогда будем иметь:

По полученным данным вычисляется приведенная относительная погрешность измерений по формуле:

        (19)

Построить графики характеристик: UВЫХ = f(a) и UВЫХ =ka

4.2.2. Определение методической погрешности от несовпадения осей чувствительности датчика с направлением действующего ускорения.

Установить платформу по вертикали в положение, заданное преподавателем. Изменяя положение горизонтальной плоскости с шагом 10 в диапазоне углов от -90 до +90, записать показания цифрового вольтметра.

Повторить эксперимент при другом значении угла вертикального отклонения платформы. По полученным данным построить графики зависимости выходного сигнала датчика от величины угла отклонения Uвых=f(α) при всех заданных значениях вертикального отклонения платформы. Результаты занести в таблицу 2.

Таблица 2.

Вертикальное отклонение      =…

Угол горизонтального отклонения, град

-90

-80

-70

70

80

90

Выходное напряжение, В

4.2.3. Определение амплитудно-частотной характеристики ДЛУ.

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) снимается как изменение амплитуды выходного синусоидального сигнала при подаче на вход ДЛУ, находящегося в горизонтальном положении, синусоидального сигнала от генератора.

Для выполнения этой части работы необходимо сделать следующие переключения в лабораторной установке.

Тумблером К3 в положении "выкл." отсоединить вольтметр V2 от выхода датчика. Затем к выходным клеммам  (5-6 или 7-8) подсоединить осциллограф. Переключатель К2 установить в положение "1", соответствующее подсоединению клемм 3-4  к входу моментного задатчика. Затем произвести коммутацию генератора низкой частоты к клеммам 3-4.

Включить осциллограф и генератор низкой частоты при включенном низком питании ДЛУ. Установить лимб генератора на частоту 20 Гц и добиться устойчивого изображения синусоидального  выходного  сигнала  на экране осциллографа. Изменяя частоту f синусоидального сигнала на выходе генератора от 1 Гц до 300 Гц замерить амплитуду выходного сигнала по осциллографу. Генератор синусоидальных сигналов обеспечивает постоянную амплитуду входного сигнала. С ростом частоты входного сигнала амплитуда выходного сигнала с ДЛУ уменьшается. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) определяет полосу частот, пропускаемых прибором.

Полученные данные сводятся в таблицу 3.

Таблица 3.

f, Гц

1

10

20

30

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

240

260

280

300

Uвых, В

Аотн

Определяется относительное значение амплитуды Аотн, равное:

где UВЫХ(f) - измеренное значение выходного напряжения при частоте f;

     UВЫХ(f = 0) - значение выходного напряжения, аппроксимированное до нулевой частоты.

По полученным результатам строится график

4.2.4. Экспериментальное определение переходного процесса ДЛУ.

Переходный процесс ДЛУ определяется как реакция его подвижной системы при воздействии скачкообразного сигнала путем подачи на обмотки моментного задатчика ДЛУ, находящегося в горизонтальном положении, скачкообразного изменения напряжения.

Для этого тумблер К3 должен находиться в положении "выкл.", а переключатель К2 переведен в состояние "2". Включить тумблер питания К1. Подключить и включить осциллограф.

Нажатием кнопки К1 подать на моментный задатчик ступенчатое напряжение. Держать кнопку нажатой до окончания переходного процесса, который на экране осциллографа наблюдается. Зарисовать осциллограмму переходного процесса, одновременно определив его параметры: время переходного процесса t и характер изменения координат по оси ординат. Результаты представить в отчете. После окончания всех опытов установку привести в исходное состояние, отключив питание всех приборов.

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 Отчёт должен содержать:

  1.  Титульный лист (название института, работы, фамилии бригады).
  2.  Содержание работы.
  3.  Цель работы
  4.  Краткую теоретическую часть (типы приборов, методы измерения, конструкции, характеристики, погрешности).
  5.  Заполненные таблицы в ходе эксперимента (графики).
  6.  Выводы о проделанной работе и пригодности поверяемых приборов.

6. ЛИТЕРАТУРА.

1. Браславский Д.А. Приборы и датчики летательных аппаратов.

М.:Машиностроение, 1970., стр.356.

2. Боднер В.А. Приборы первичной информации. М.:Машиностроение,

1981, стр.332-342.

3. Браславский Д.А. и др. Авиационные приборы и автоматы.

М.:Машиностроение, 1978., стр.358-361.


Рис. 4 Блок-схема

вых

i

U1

φ

Мдв

α

моментный преобразователь

усилитель с корректи-рующим

 звеном

датчик угла

выходное сопротивление

подвижная система

маятник


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

8772. Удалённый доступ по радиоканалам 44 KB
  Удалённый доступ по радиоканалам Неоспоримые преимущества, присущие беспроводным технологиям, способствуют их быстрому развитию и массовому внедрению, особенно в связи с бурным распространением таких мобильных компьютерных систем, как сотовый телефо...
8773. WEB публикации 38 KB
  WEB публикации В настоящее время существует достаточное количество серверных программных продуктов для представления информационный ресурсов по протоколу http, или Web (WWW) публикаций. Остановился на трех наиболее популярных в России...
8774. UDP пакет 39.5 KB
  UDP пакет Протоколы UDP и TCP относятся к транспортному уровню модели стека TCP/IP Протокол UDP (UserDatagramProtocol) не требует подтверждения получения, не обеспечивает гарантированности доставки и, следовательно, целостност...
8775. ТСР (Transmission Control Protocol) протокол 41 KB
  TCP пакет ТСР (Transmission Control Protocol) протокол обеспечивает сквозную доставку данных прикладным процессам на взаимодействующих по сети узлах. ТСР - надёжный потоковый протокол с установлением соединения и последующим двунаправленны...
8776. Электронная почта (E-mail) 39.5 KB
  E-mail Электронная почта (E-mail) - один из старейших и наиболее распространённых сетевых сервисов, популярных как в локальных, так и глобальных сетях. Система электронной почты появилась в 1982 г. как сервис предка Internet сети ARPANET. Эта с...
8777. DNS Задача разрешения имен подразумевает определение IP адреса узла 44.5 KB
  DNS Задача разрешения имен подразумевает определение IP адреса узла по его символьному имени и определение символьного имени по заданному IP адресу. Исторически первый, но до сих пор действующий механизм разрешения имен связан с прямым заданием табл...
8778. NAT (Network Address Translation - трансляция сетевых адресов) 50.5 KB
  NAT, Proxy NAT (Network Address Translation - трансляция сетевых адресов) реализует преобразование (подмену) IP адресов локальных сетей во внешние IP адреса глобальной сети Internet...
8779. VLAN (Virtual Local Area Network) и VPN (Virtual Private Network) 38 KB
  VLAN, VPN. VLAN(Virtual Local Area Network) иVPN(Virtual Private Network)- два популярных способа решения задачи построения независимых сетей, использующих общие физические линии связи в локальны...
8780. Сети ФЭУ 47 KB
  Сети ФЭУ Серверы сети Novell (Net Ware 5.0): S1FEM, S2FEM, S3FEM Серверысети Microsoft (MS Windows 2000 server): NTS1, NTS2 Серверы приложений: TS (MSWindows 2000 server) – терминальный сервер Appsrv (MS Windows...