Основы метрологии и измерительной техники

-определить примерное положение точки перегиба функции преобразования как

-установить преобразователь в положение соответствующее этой точке по показанию вольтметра;

-отводя датчик вверх и вниз от точки перегиба снять показания вольтметра через каждые 500 мкм;

-повторить эти действия 10 раз, данные занести в таблицу.

4. По данным экспериментального исследования построить функцию преобразования по средним значениям экспериментальных точек.

5. По этим же данным определить:

-максимальное значение доверительного интервала для Р=0,95, используя таблицы Стьюдента:

-гистограмму распределения погрешностей.

6.Построить алгоритм и вычислить коэффициенты апроксимирующего полинома.

7. Провести исследование влияния одного из дестабилизирующих факторов по указанию преподавателя.

5. Требование к отчету по выполненной работе.

В отчет по лабораторной работе необходимо включить:

1. Цель работы.

2. Структурную схему определения параметров ВОД.

3. Протоколы измерений.

4. Графические зависимости.

5. Алгоритм расчета и величины коэффициентов апроксимирующей функции.

Государственный комитет РФ по высшему образованию

Московский государственный институт электроники и математики

Кафедра ЭВА

Лабораторная работа

по курсу «Метрология и измерительная техника»

Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно-оптических датчиков перемещений.

Выполнили студенты группы С-45

Голышевский А.

Костарев В.

Куприянов Ю.

Сапунов Г.

Преподаватель

Зак Е.А.

Москва 1998

Цель работы: Освоение методик определения основных метрологических и эксплуатационных характеристик первичных измерительных преобразователей информации на примере бесконтактного волоконно-оптического датчика перемещений.

Используемое оборудование: волоконно-оптический датчик перемещения, специальный штатив с возможностью контроля перемещений, цифровой вольтметр, микрометрический винт, четыре различных типа поверхности.

Алгоритм получения результатов.

Волоконно-оптический датчик подключают к цифровому вольтметру.

Часть 1. Нахождение функции преобразования.

  1. Изменяя расстояние между датчиком и поверхностью, находим положение датчика, при котором напряжение на выходе датчика будет максимальным.
  2. Находим точку перегиба функции преобразования. Для этого измеряем напряжение в нескольких точках при x<xmax, находим, на каком интервале самое большое изменение показаний вольтметра. Точка перегиба — внутри этого интервала.

Расстояние до xmax, мкм

Показания вольтметра, В

Разность соседних показаний, В

0

-300

-600

-900

-1200

-1500

-1800

Дальнейшие измерения расстояния будут вестись относительно точки х0, соответствующей напряжению (+)/2 = В

  1. Находим напряжение в 10 точках, в две стороны от х0 с шагом 100 мкм. Измерение в каждой точке производится 6 раз.

Результаты измерений и средние значения

x, мкм

U, B

Uср, В

-500

0,24

0,24

0,24

0,24

0,24

0,24

0,24

-400

0,38

0,37

0,37

0,36

0,37

0,37

0,37

-300

0,56

0,56

0,56

0,55

0,56

0,56

0,558 333

-200

0,8

0,79

0,79

0,78

0,79

0,79

0,79

-100

1,06

1,04

1,05

1,04

1,05

1,05

1,48 333

0

1,36

1,36

1,34

1,33

1,34

1,34

1,345

100

1,64

1,72

1,68

1,62

1,62

1,63

1,651 667

200

2

2,01

2

1,9

1,9

1,95

1,96

300

2,25

2,3

2,26

2,2

2,19

2,2

2,233 333

400

2,5

2,55

2,52

2,47

2,45

2,46

2,491 667

500

2,77

2,74

2,73

2,66

2,66

2,69

2,708 333

  1. Для каждого расстояния находим среднеквадратическое отклонение, относительную погрешность и доверительный интервал.

Расчет погрешностей

x, мкм

Среднеквадр. отклонение

Относительная погрешность

Доверительный интервал

-500

0

0,00%

0,0

-400

0,6 324 555

1,71%

0,16 444

-300

0,4 082 483

0,73%

0,10 614

-200

0,6 324 555

0,80%

0,16 444

-100

0,7 527 727

0,72%

0,19 572

0

0,12 247 449

0,91%

0,31 843

100

0,40 207 794

2,43%

0,104 540

200

0,50 990 195

2,60%

0,132 575

300

0,43 665 394

1,96%

0,113 530

400

0,38 686 776

1,55%

0,100 586

500

0,45 350 487

1,67%

0,117 911

  1. По средним значениям напряжения и с учетом доверительного интервала строим график функции преобразования датчика:

График можно аппроксимировать кубическим полиномом

, где коэффициенты определяются по формулам:

ãäå: