Файл: Технические измерения и приборы курсовой.pdf

Министерство образования и науки РФ 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение 

высшего профессионального образования 

«

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ 

УНИВЕРСИТЕТ имени С. М. Кирова» 

Кафедра теплотехники и теплосиловых установок 

И.В. Елисеев, кандидат технических наук, старший преподаватель 

И. В. Иванова, кандидат технических наук, доцент 

В.А. Соколова, кандидат технических наук, доцент 

ТЕХНИЧЕСКИЕ 

ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ

Методические указания по выполнению курсового проекта 

по дисциплине «Технические измерения и приборы» 

для студентов очной и заочной форм обучения  

направления подготовки  

27.03.04 «

Управление в технических системах» 

Санкт-Петербург 

2018 

Рассмотрены и рекомендованы к изданию 

Институтом технологических машин и транспорта леса 

Санкт-Петербургского государственного лесотехнического университета 

20 

ноября 2017 г. 

С о с т а в и т е л и :  

старший преподаватель, доцент И. В. Елисеев, 

кандидат технических наук, доцент И. В. Иванова, 

кандидат технических наук, доцент В. А. Соколова 

Р е ц е н з е н т  

кафедра математических методов в управлении 

СПбГЛТУ 

Технические  измерения  и  приборы:  методические  указания по  вы-

полнению  курсового  проекта  по  дисциплине  «Технические  измерения  и 

приборы»

для студентов очной и заочной форм обучения направления под-

готовки 27.03.04 «Управление в технических системах» / сост.: И.В. Ели-

сеев, В.А. Соколова, И. В. Иванова. – СПб.: СПбГЛТУ, 2018. – 

45 

с. 

Методические  указания  предназначены  для  выполнения  курсового  про-

екта по дисциплине «Технические измерения и приборы» студентами очной и 

заочной форм обучения. 

Курсовой  проект  состоит  из  четырех  частей.  Первая  и  вторая  части  со-

держат  методики  расчета  индуктивного  преобразователя  линейных  размеров 

и  измерительных  схем  автоматического  моста  и  потенциометра.  В  третьей 

части приведена статистическая обработка результатов измерений. В четвер-

той части рассматриваются технологические измерения параметров производ-

ственных процессов. 

Составлены в соответствии с рабочей программой курса «Технические изме-

рения и приборы» для студентов очной и заочной форм обучения направления под-

готовки 27.03.04 «Управление в технических системах». 

Темплан 2018 г. Изд. 

№ 80 

2 

ВВЕДЕНИЕ 

В  настоящее  время  во  всех  отраслях  промышленности  проводится 

большая  работа  по  внедрению  автоматизированных  систем  управления 

технологическими  процессами.  Широкое  применение  таких  систем  соот-

ветствует  новому  этапу  развития  автоматизации  производственных  про-

цессов, однако на пути практической реализации таких систем имеется ряд 

сложных,  еще  не  решенных  задач.  В  лесной  и  деревообрабатывающей 

промышленности одной из причин, сдерживающих внедрение автоматизи-

рованных систем в производство, является отсутствие точных и надежных 

средств информационного обеспечения, т. е. измерительных преобразова-

телей  параметров  технологических  процессов.  Особенностью  данных  от-

раслей промышленности является большое разнообразие и сложность из-

мерения технологических параметров. Поэтому для решения стоящих пе-

ред  лесной  и  деревообрабатывающей  промышленностью  задач  в  области 

автоматизации  производственных  процессов  необходимы  квалифициро-

ванные специалисты, хорошо знающие технологические процессы и мето-

ды  и  средства  измерения  их  параметров.  Для  более  глубокого  изучения 

курса «Технические измерения и приборы» служит данный курсовой про-

ект. Проект состоит из четырех частей, касающихся методов и средств из-

мерения размеров, температуры и обработки результатов измерений. 

Пояснительная  записка  и  чертежи  должны  выполняться  в  соответст-

вии 

с прил. 1, 2 и [1]. 

1. 

Расчет индуктивного преобразователя линейных 

размеров 

Автоматический контроль линейных размеров при помощи устройств 

с  индуктивными  преобразователями  осуществляется  включением  их  в 

мостовые, трансформаторные и дифференциальные схемы. Одна из мосто-

вых  схем  включения  дифференциального  индуктивного  преобразователя 

приведена на 

рис. 1.1. 

Преобразователь питается переменным напряжением U от вторичной 

обмотки трансформатора (на схеме не показана) либо от специального ге-

нератора напряжением повышенной частоты. При изменении измеряемого 

размера якорь преобразователя отклонится от нейтрали. Появившееся на-

пряжение разбаланса выпрямляется диодами V1 и V2 и поступает последо-

вательно  на  операционные  усилители  А1  и  А2.  На  выходе  усилителя  А2 

включен измерительный вольтметр. Одновременно с выхода усилителя А2 

сигнал поступает на светофорное устройство, состоящее из компараторов 

АЗ, А4, транзисторов V3, V4, V7, являющихся усилителями мощности для 

3 

индикаторных  ламп,  и  транзисторов  V5,  V6  –  выполняющих  логическую 

функцию: «или – не». Если измеряемый размер превышает верхнюю гра-

ницу поля допуска, напряжение на неинвертирующем входе усилителя А3 

превышает пороговое напряжение, задаваемое резистором R11. Усиленная, 

в k раз разность перебрасывает напряжение на выходе А3 в область поло-

жительных напряжений, открывается транзистор V3 и загорается лампа Л1 

(«больше»). При этом транзистор V5 открывается, запирая транзистор V7. 

Если измеряемый размер находится внутри поля допуска, напряжения 

на  инвертирующем  входе  А3  и  неинвертирующем  А4  превышают  напря-

жения сигнала, перебрасывая выходные напряжения в область отрицатель-

ных напряжений. Транзисторы VЗ и V4 заперты, лампы Л1 и Л2 не горят. 

Падения  напряжения  на  Л1  и  Л2,  поступающего  через  резисторы  R19  и 
R20

, недостаточно для открытия транзисторов V5 и V6, поэтому V7 открыт 

и горит лампа Л3 («норма»). 

Работа  светофорного  устройства  при  измеряемом  размере  меньше 

нормы («меньше») аналогична описанному выше, только работает усили-

тель А4 и транзистор V4. 

Рассчитать: 

1. Статическую характеристику преобразователя z

э

 = f (

δ). 

2. Чувствительность преобразователя 
 

δ

∆

∆

=

Z

К

. 

3. Измерительное усилие преобразователя F

∑

. 

4. Измерительную схему для получения напряжения выхода 0…10 В. 

Начертить:  

Принципиальную электрическую схему со спецификацией входящих в 

нее  элементов.  Схема  должна  включать  источники  стабилизированного 

питания  для  операционных  усилителей,  измерительную  схему  с  усилите-

лем, устройство сигнализации с индикатором («больше», «норма», «мень-

ше»). 

Габаритные размеры преобразователя приведены на 

рис. 1.2.

4 

Рис. 1.1. Принципиальная схема автоматического контроля линейных размеров