Описание установки для исследования преобразователей

«температура-частота»

 

Установка (рисунок 5) состоит из устройства пьезокварцевого преобразователя «температура-частота» и стандартного электронно-счетного частотомера ЧМ с рабочим диапазоном Гц (например, ЧЗ-33, ЧЗ-34). Устройство содержит преобразователь “температура-частота” и термостат Т, в котором находятся термочувствительные кварцевые резонаторы ТКР. Подогрев и поддержание температуры в термостате осуществляются соответственно термоэлектрическим нагревателем ТЭН и контактным термометром КТ с управляющим блоком УБ. Установка необходимых значений температуры производится регулятором Р по верхней шкале контактного термометра.

 

Рисунок 5 ‑ Установка

 

На передней панели испытательного стенда расположены следующие элементы: В1 – сетевой выключатель; ПР – сетевой предохранитель; Л1 – лампа, сигнализирующая о включении устройства; В2 – выключатель термостата; Л2 – лампа, сигнализирующая о включении термостата Т; КТ – контактный термометр с регулятором Р; ВР– выходной разъем преобразователей (рисунок 6).

Рисунок 6 ‑ Передняя панель испытательного стенда

 

Порядок выполнения работы

 

1. Установить выключатели В1, В2 и сетевой выключатель частотомера в положение ОТКЛ.

2. Подключить испытательный стенд и частотомер к сети.

3. Соединить кабелем гнездо ВХОД частотомера с выходным разъемом ВР.

4. Выключатель В1 и сетевой выключатель частотомера перевести в положение ВКЛ. При этом должны загореться лампа Л1 и индикаторная лампа частотомера.

5. Регулятором Р установить задатчик контактного термометра на отметку 30°C верхней шкалы.

6. Включить термостат, установив выключатель В2 в положение ВКЛ.

При этом должна загореться сигнальная лампа Л2 и включится лампа подсветки шкалы контактного термометра. Когда температура в термостате достигает значения, установленного на шкале КТ происходит отключение термоэлектрического нагревателя термостата и отключение лампы подсветки шкалы КТ. В течение 10-15мин после этого в термостате происходит стабилизация температуры в пределах (30 ± 0,5)°C, о чем свидетельствует периодическое мигание подсветки КТ примерно один раз в секунду.

7. После установки в термостате температуры (30 ± 0,5)°C прогреть ТКР до получения стабильной частоты преобразователя (изменение частоты не должно превышать ± 5 Гц) и занести три произвольно взятых показания частотомера (действительные значения частот преобразователя ) в табл.1

 

Таблица 1

 

						8 80

 

8. Определить и занести в табл.1 среднее значение частоты преобразователя при температуре 30°C

.

 

9. Регулятором Р последовательно установить на шкале контактного термометра остальные значения температур, указанные в табл.1. Для каждой из этих температур по методике, приведенной в пунктах 6,7,8 определить и занести в табл.1 значения частот и . Значения занести также в табл.2.

10. Определить уравнение градуировочной характеристики преобра-

зователя по полученным значениям . Это уравнение представляет собой линейную функцию, определенную по восьми (n = 8) значениям и согласно методу наименьших квадратов имеет следующий вид:

 

 

где среднее значение частоты, Гц;

среднее значение температуры;

шаг по шкале температур;

значение выходной частоты преобразователя при температуре 0°С

 

 

Таблица 2

 

s,

 

11. Подставляя в уравнение градуировочной характеристики значения температур, приведенные в табл. 2, определить и занести в эту таблицу градуировочные значения частот , соответствующие этим температурам. По полученным значениям и определить и занести в табл.2 значения относительных погрешностей преобразования для каждой точки температур

 

 

12. По уравнению (1) определить и занести в табл.2 значение температурного коэффициента частоты s для ТК исследуемого преобразователя, зная, что частота опорного генератора

13. По данным табл.2 построить градуировочную и действительную характеристики исследуемого преобразователя (рисунок 7).

 

 

Рисунок 7 ‑ Характеристика исследуемого преобразователя

 

Оформление отчета

 

В отчете привести схему исследуемого преобразователя (рис.1), табл.1 и табл.2, уравнение градуировочной характеристики, значения чувствительности S и наибольшей погрешности преобразователя.

 

Контрольные вопросы

1. Принцип действия, устройство и основные характеристики пьезокварцевых преобразователей “температура-частота”.

2. Основные типы термочувствительных кварцевых резонаторов, их характеристик и устройство.

3. Основные требования к измерительному и опорному генераторам, их схемы.

4. Назначения и устройство смесителя частот, фильтра низких частот и усилителя.

5. Устройство установки для исследования преобразователей “температура-частота”. Уравнение градуировочной характеристики исследуемого преобразователя. Последовательность определения этой характеристики на испытательной установке.

6. Определение чувствительности исследуемого преобразователя. Причины отклонения действительной характеристики от градуировочной. Определение погрешности преобразователя и температурного коэффициента частоты ТКР.

 

 

Литература

 

1. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. – М.: Энергоатомиздат, 1989, с.49-52, 58-62, 126-136.

2. Новицкий П.В. Электрические измерения неэлектрических величин. -М.: Энергия, 1975, с.515-522.

3. Голембо В.А., Котляров В.А., Швецкий Б.И. Пьезокварцевые аналого-цифровые преобразователи температуры. – Львов: Высшая школа, 1977, с.5-29, 55-90.

4. Румшиский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. – М.: Наука, 1971, с.56-62.