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

расстояния, соответствующего максимальному наклону характеристик


































































Исследование влияния дестабилизирующих факторов на функцию преобразования.
















стеклотекстолит









x, мкм копирка белая бумага жёлтый белый








0 0.03 0.83 0.91 0.71








200 0.03 0.94 0.93 0.75








400 0.03 1.11 0.95 0.79








600 0.04 1.31 0.98 0.86








800 0.06 1.49 0.99 0.92








1000 0.08 1.64 1 0.96








1200 0.1 1.72 1 0.99








1400 0.12 1.85 1 1








1600 0.13 1.85 1 1








1800 0.14 1.85 1 1








2000 0.14 1.84 1 1








2200








2400








2600

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 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

3. Находим напряжение в 10 точках, в две стороны от х_0­ 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	0,558333
   	-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	1,048333
   	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	1,651667
   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	2,233333
   400	2,5	2,55	2,52	2,47	2,45	2,46	2,491667
   500	2,77	2,74	2,73	2,66	2,66	2,69	2,708333

4. 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%	0,000000
-400	0,006324555	1,71%	0,016444
-300	0,004082483	0,73%	0,010614
-200	0,006324555	0,80%	0,016444
-100	0,007527727	0,72%	0,019572
0	0,012247449	0,91%	0,031843
100	0,040207794	2,43%	0,104540
200	0,050990195	2,60%	0,132575
300	0,043665394	1,96%	0,113530
400	0,038686776	1,55%	0,100586
500	0,045350487	1,67%	0,117911

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

График можно аппроксимировать кубическим полиномом

,где коэффициенты определяются по формулам: