Опис лабораторної установки для дослідження роботи вимірювального перетворювача нахилу.

Будова лабораторної установки для дослідження роботи вимірювального перетворювача нахилу зображено на рис. 2.8

На даній лабораторній роботі досліджується одноосьо­вий електролітичний вимірювальний перетворювач перемі­щення зовнішній вигляд якого зображений на рис. 2.9.

 

 

 

Рисунок 2.6 – Типова компоновка конструкції для двоосьового давача кута нахилу

 

Рисунок 2.7 – Зовнішній вигляд і конструкція двохосьових перетворювачів нахилу (зліва) двоосьовий інклінометр Spectrotilt II (справа)

1– вимірювальний перетворювач нахилу; 2–механічний кутомір;

3–кабель живлення; 4–сигнальний кабель; 5–рухома опора;

6–механізм переміщення

Рисунок 2.8 – Будова лабораторної установки для дослідження роботи вимірювального перетворювача нахилу

 

Вимірювальний перетворювач нахилу (рис. 2.9) склада­ється з циліндричної ємності, заповненої на 2/3 електропро­відною рідиною, в яку занурені вимірювальні електроди.

Під час встановлення вимірювального перетворювача на горизонтальні електричні опори (лівий-центральний електрод R1; правий-центральний електрод R2) рівні між собою R =R2.

Схема електрична принципова лабораторної установки зображена на рис. 2.10.

Виходячи з наведеного вище в електролітичних вимірю­вальних перетворювачах переміщення кутове переміщення перетворювача трансформується в зміну електричних опорів між електродами. Дану зміну електричного опору необхідно вимірювати.

 

 

Рисунок 2.9 – Зовнішній вигляд лабораторного одноосьового електролітичного вимірювального перетворювача нахилу

 

R1 і R2 – електричний опір між вимірювальними електродами перетворювача; R3 і R4 – постійні резистори моста;

PV1­–цифровий вольтметр змінного струму

Рисунок 2.10 – Схема електрична принципова лабораторної установки для дослідження роботи вимірювального перетворювача нахилу

Для точного вимірювання електричного опору з висо­кою чут­ливістю використовуються вимірювальні мости постійного і змінного струму. В лабораторній установці, схе­ма електрична принципова якої зображена на рис 2.10 засто­совано для ви­мірювання зміни між електродних опорів елек­тролітичного перетворювача нахилу одинарний вимірюваль­ний міст Уітсо­на змінного струму. Даний міст Уітсона скла­дається з між­електродних опорів R1 і R2 (оскільки перетво­рювач налилу заповнений рідиною з високою провідністю то міжелек­трод­ними ємностями нехтують через їх невелике значення) і висо­коточних постійних резисторів R3 і R4, при чому R3 = R4. Живлення вимірювального моста здійснюється за допомогою звукового генератора, живлення змінним стру­мом необхідне для того, щоб позбутися небажаних ефектів, які пов’язані з поляризацією вимірювальних електродів в рідині під дією постійного струму. Таким чином, R1, R3 і R2, R4 формують подільники напруги. Умовою збалансованості вимірюваль­но­го моста Уітсона, коли напруга між точками 1 і 3 (рис. 2.10) є нульовою, буде:

 

. (2.1)

 

Враховуючи, що R3 = R4 тоді зрівноваження вимірюваль­ного моста досягається під час рівності міжелектродних опо­рів R1 = R2. Така ситуація досягається тоді коли електро­літичний вимірювальний перетворювач нахилу встановлений на горизонт. Коли, вісь вимірювального перетворювача нахи­лу буде не перпендикулярна до горизонту (перетворювач від­хиляється на певний кут) тоді рівновага вимірювального моста Уітсона порушується, змінюються значення міжелек­тродних опорів (), через різне занурення у рідину пра­вого і лівого електродів. Між точками 1 і 3 (вимірювальна діагональ моста) буде виникати напруга відмінна від нуля пропорційна куту нахилу вимірювального перетворювача, яка буде складати:

 

, (2.2)

 

де - напруга у вимірювальній діагоналі моста,

- напруга на виході звукового генератора.

 

Порядок виконання роботи

1) Виконати під’єднання вимірювального перетворювача нахилу згідно зі схемою електричної принципової (рис.2.10). Ка­бель живлення 3 (рис. 2.8) під’єднується до виходу звуко­вого генератора (точки 5 і 6), сигнальний кабель 4 під’єдну­ється до затискачів цифрового вольтметра (точки 1 і 3).

2) За допомогою механізму переміщення 6 встановити рухому опору 5 в положення максимально наближене до гори­зонту.

3) Увімкнути живлення звукового генератора і вивести амплітуду його вихідного сигналу на максимальний рівень.

4) За допомогою механізму переміщення здійснювати зміну кута нахилу опорної плити 5 на якій закріплений елек­тролітичний вимірювальний перетворювач нахилу 1 і механіч­ний кутомір 2. Переміщення здійснювати до обмежувача. Через кожні 0,5° фіксувати значення кута нахилу по меха­нічному кутоміру і напруги у вимірювальній діагоналі моста Уітсона. Значення кутового переміщення і напруги занести у табл. 2.1. Знімати значення напруги через 2 с витримки після переміщення, з метою встановлення стабільного рівня елек­тропровідної рідини в ємності вимірювального перетворю­вача.

5) На основі отриманих результатів (табл. 2.1) побуду­вати графічну залежність вихідної напруги від кута нахи­лу для вимірювального перетворювача нахилу (графічне зо­браження передавальної функції).

6) Аналогічно до лабораторної роботи № 1 визначити не­лінійність передавальної функції вимірювального перетво­рю­вача нахилу і визначити зону максимальної чутливості вимі­рювального перетворювача нахилу.

Таблиця 2.1 – Результати зміни вихідної напруги від куто­вого переміщення для електролітич­ного вимірювального перетворювача нахилу

 

№ досліду	Кутове перемі-щення , °	Напруга , В	№ досліду	Кутове перемі-щення , °	Напруга , В
1			..
2			..
..			..
..			N

 

7) Виходячи з отриманих результатів сформулювати вис­новки до лабораторної роботи, щодо дослідження вимірю­вального перетворювача переміщення.

 

запитання до самоконтролю

2.1) Для чого застосовують вимірювальні перетворю­вачі нахилу?

2.2) Для чого застосовуєть геодезичний моніторинг?

2.3) Що таке інклінометр і яке призначення даного при­ладу?

2.4) Який принцип дії і конструкція одноосьових елек­тролітичних вимірювальних перетворювачів нахилу?

2.5) Який принцип дії і конструкція двоосьових елек­тро­літичних вимірювальних перетворювачів нахилу?

2.6) Яким чином зміна міжелектроного опору, який по­в’я­заний з кутом нахилу, перетворюється в електричний сиг­нал?

2.7) Який принцип дії вимірювального моста Уітсона змінного струму і яке його застосування для електролітичних вимірювальних перетворювачів нахилу?

 

 

Лабораторна робота № 3