Файл: Лабораторные работы Подготовка к моделированию.doc

Вариант выбирается по последней цифре номера студента в списке группы.

Лабораторная работа 2. Пьезоэлектрические измерительные преобразователи

Задание
Построить модель для исследования пьезоэлектрическогоизмерительного преобразователя по схеме с усилителем заряда. Измерительный преобразователь имитируется источником переменного напряжения Uи и конденсатором Си = 1 нФ, сопротивление утечки R = 1000 МОм, емкость соединительного кабеля С = 1 нФ, запоминающая емкость усилителя С_a = 1 нФ, коэффициент усиления усилителя А = 100. Определить выходное напряжение схемы по осциллограмме и сравнить его с расчетным значением.
Пояснения к работе
Принцип действия пьезоэлектрическогоизмерительного преобразователя основан на использовании прямого или обратного пьезоэффектов. Прямой пьезоэффект заключается в способности некоторых материалов генерировать электрические заряды при приложении к ним механической нагрузки. Обратный пьезоэффект заключается в изменении механического напряжения или геометрических размеров образца материала под воздействием электрического поля.

Количественно пьезоэффект характеризуется пьезомодулем
,

где Q – генерируемый заряд, F – воздействующая сила.

Схема подключения пьезоэлектрическогоизмерительного преобразователя с усилителем заряда показана на рис. 2.

a

Рис. 2. Схема подключения пьезоэлектрического измерительного преобразователя с усилителем заряда
Эта схема позволяет уменьшить влияние емкости соединительного кабеля на выходное напряжение. Расчетное значение выходного напряжения схемы определяется в соответствии с выражением
U_вых = .
После нахождения расчетного значения оно сравнивается со значением выходного напряжения, полученного по осциллограмме.

Варианты

Вариант	Uи, В
1	1,0
2	1,5
3	2,0
4	2,5
5	3,0
6	3,5
7	4,0
8	4,5
9	5,0
0	5,5

---

Лабораторная работа 3. Термометрические измерительные преобразователи

Задание
Построить модель для исследования термометрическогоизмерительного преобразователя по потенциометрической схеме с уравновешиванием. Сопротивление термопары R_т = 5 Ом, а образцовое напряжение потенциометра U = 1 В. Подобрать сопротивление делителя и уравновесить напряжение термопары U_т = 300 мВ.
Пояснения к работе
Термопара представляет собой конструкцию из двух разнородных проводников, места соединения которых имеют различную температуру. Места соединения проводников называются спаями. При небольшом перепаде температур между спаями термоЭДС можно считать пропорциональной разности температур
,
где k – коэффициент преобразования, - разность температур между спаями.

Модель для исследования термометрическогоизмерительного преобразователя по потенциометрической схеме с уравновешиванием приведена на рис. 3.

Рис. 3. Термометрический измерительный преобразователь с уравновешиванием
Значение сопротивление делителя R_d подбирается опытным путем так, чтобы можно было уравновесить с его помощью схему при заданных параметрах. После уравновешивания схемы на выходе управляемого делителя формируется напряжение, равное и противоположное по знаку напряжению термопары. В результате этого ток через сопротивление термопары должен быть равен нулю, что фиксируется амперметром.
Варианты

Вариант	Uт, мВ
1	100
2	150
3	200
4	250
5	300
6	350
7	400
8	450
9	500
0	550

---

Лабораторная работа 4. Корректор нелинейности датчика

Задание
Построить модель для исследования корректора нелинейности датчика влажности. Корректирующее звено выполнить на операционном усилителе, в цепь отрицательной обратной связи которого включить резистор последовательно с диодом. Сравнить выходные сигналы схемы с включенным и выключенным корректирующим звеном для значений резистора обратной связи R и резистора датчика R_d =1 кОм.
Пояснения к работе
В измерительной технике используются корректирующие звенья различного назначения, в частности, нелинейные для корректировки характеристик измерительных преобразователей. Нелинейность датчика влажности проявляется в области малых значений влажности, где зависимость сопротивления от содержания влаги носит логарифмический характер.

Модель для исследования корректора нелинейности датчика влажности дана на рис 4.

Рис. 4. Модель для исследования корректора нелинейности

датчика влажности
Датчик представлен в виде последовательно включенных резистора R_d и диода D_d. Корректирующее звено выполнено на операционном усилителе А с диодом Dи сопротивлением Rв обратной связи. Для включения и выключения корректирующего звена введен переключатель S.

Для получения передаточной характеристики модели датчика используется функциональный генератор и осциллограф в режиме развертки выходного сигнала сигналом с функционального генератора. При выключенном корректирующем звене на осциллограмме будут видны искажения выходного сигнала в области низких значений. При включенном корректирующем звене эти искажения должны устраняться.

Вариант	R, кОм
1	1,0
2	1,5
3	2,0
4	2,5
5	3,0
6	3,5
7	4,0
8	4,5
9	5,0
0	5,5

---

Оформление отчета по лабораторным работам

1. 
   Выполняется в электронной форме с титульным листом с указанием ВУЗа, факультета, кафедры, дисциплины, варианта, ФИО и группы студента.
   
2. 
   По каждой работе пишется задание и результаты практической и расчетной части выполнения задания с подставлением всех исходных данных в соответствии со своим вариантом.
   
3. 
   По каждой работе пишутся выводы по сравнению результатов практической и расчетной части, указывается расхождение результатов в процентах и возможные причины расхождений практических и расчетных результатов.
   
4. 
   Отчет отправляется на проверку в установленные сроки в папку Отчеты в системе LMS по дисциплине.
   

---