Космпьютеризована измерительная система измерения зависимости угловой скорости от времени

Министерство образования и науки Украины Винницкий государственный технический университет Факультет АКСУ Кафедра метрологии и промышленной автоматики Курсовая работа Компьютеризированная измерительная система измерения зависимости угловой скорости от времени : Ст. гр. 1АМ-04 Опарина А. Н. Принял: к. т.н., доц. Кулаков П. И. Винница — 2008 Введение Специфической особенностью тахометрии является требование высокой точности измерения: в большинстве случаев измерения скоростей должны выполняться с точностью на один-два порядка выше, чем измерения других параметров движения. В последнее время это требование накладывается еще на динамический режим работы тахометра, обуславливая еще одно требование — высокое быстродействие. Очень важным элементом измерительной цепи угловой скорости является тахометрических преобразователь. В современных измерениях, в основном используются два вида тахометрических преобразователей — частотные и амплитудные, информативными параметрами выходного сигнала которых, соответственно, частота (период) и амплитуда. Сейчас точными считаются дискретные методы измерения угловой скорости. Они основываются на квантовании сигналов по уровню и дискретизации во времени.
купить уличные светодиодные светильники
Для большинства электродвигателей, работающих в различных устройствах автоматики, системах точных электроприводов, различных бытовых устройствах, динамический режим является основным режимом их работы. Большое значение, особенно для аппаратуры видео и звукозаписи, систем автоматики, имеет высокоточное измерение отклонений угловой скорости электродвигателя от номинального значения. Широкое применение математических моделей электродвигателей обусловливает необходимость проверки их адекватности. Это лучше всего делать путем сравнения расчетной динамической характеристики с экспериментальной. В последнее время появилось много научных работ, посвященных идентификации параметров электродвигателей по их математическими моделями, что позволяет значительно сократить время их испытаний. Используемых при этом алгоритмы обусловливают необходимость высокоточного измерения динамических характеристик электромеханических преобразователей энергии (ЕМПЕ). Несмотря на то, что известно большое количество разнообразных тахометров, тахометрических преобразователей, многие из которых могут быть применены для динамических измерений, отечественная промышленность таких устройств не выпускает. Это обусловливает необходимость разработки высокоточного устройства динамических измерений угловой скорости. 1 Огдяд методов измерения угловой скорости В основе построения цифровых тахометров лежит определение счетными методами отношения , (1.1) где — средняя угловая скорость; соответственно угол и время поворота дискретного преобразователя угла, который установлен на валу испытуемого поводу. Распространенными в настоящее время является частотные фотоэлектрические дискретные преобразователи угла, частота выходного сигнала которых прямо пропорциональна угловой скорости. В частотный фотоэлектрический датчик входит источник света, фотоприемник, модулятор, который представляет собой диск с прорезями вдоль круга. При вращении модулятора, световой поток, попадающий на фотоприемник, меняется, и на его выходе формируются импульсы напряжения, частота которых прямо пропорциональна угловой скорости, то есть осуществляется аппаратное дифференцировки угла поворота по времени. При измерении с помощью такого сенсора угловой скорости в переходном режиме мгновенная угловая скорость вращения определяется как , (1.2) где — угловая скорость; — Временной интервал между двумя следующими друг за другом импульсами; z — количество проемов модулятора. То есть мгновенная угловая скорость является величиной обратно пропорциональной временном интервала между двумя импульсами и представляет собой дискретную функцию времени с переменным шагом, который зависит от входной величины. Это приводит к тому, что при низких значениях угловой скорости погрешность первичного преобразования значительно увеличивается. Кроме того сенсор нечувствителен к направлению вращения. При измерении среднего значения угловой скорости, то есть когда тахометр работает в режиме частотомера, угловая скорость и чаcтота вращения связаны между собой соотношением: =, (1.3) где f — частота выходного сигнала ТП; При работе тахометра в таком режиме проведения динамических измерений угловой скорости невозможно. В зависимости от того, какой из указанных в (1.1) параметров измеряется, различают цифровые тахометры среднего значения (ЦТСЗ) и цифровые тахометры мгновенного значения (ЦТМЗ). В ЦТСЗ методом подсчета импульсов первичного тахоперетворювача определяют угол поворота вала испытуемого объекта за фиксированный интервал времени, который задается образцовой мерой времени. В ЦТМЗ осуществляется измерение периода выходного сигнала первичного тахометрического преобразователя, путем заполнения его импульсами от генератора образцовой частоты. В первом случае методом подсчета импульсов от частотного тахометрического преобразователя с одновременным кодированием результата определяют частоту вращения вала за фиксированный образцовый временной интервал. Тахометры, реализующие такой метод измерения эффективно работающих в области высоких частот вращения. Для уменьшения погрешности таких тахометров перспективным является применение весовых методов повышения точности, суть которых заключается в следующем. Особенностью классических ЦТСЗ является то, что информация о фазе испытуемого сигнала используется только в моменты начала и окончания измерений. Информация о фазе сигнала в промежуточных точках не используется. Это указывает на принципиальную возможность дальнейшего повышения точности измерения угловой скорости путем использования информации о фазе информативного сигнала на протяжении всего интервала измерения. Такую возможность имеют цифровые тахометры в которых информативный сигнал тахометрического преобразователя дополнительно квантуется по уровню с целью повышения разрешающей способности и в которых возможно управление разрешающей способностью по соответствующему алгоритму. Это дает возможность получать информацию о фазе сигнала, то есть использовать осереднюючы окна. Более высокими метрологическими характеристиками в области низких частот наделены методы, основанные на информативности периода выходного сигнала тахометрического преобразователя Тх. Однако при измерении высоких частот вращения погрешности измерения значительно возрастают и зависят также от динамических характеристик испытуемого объекта.