vaja:7
1.Besedilo naloge:
Uporabite uporovne merilne lističe kot merilnik raztezka, momenta in teže.
2.Seznam merilnih naprav:
-konzola z nalepljenimi merilnimi lističi
-merilni ojačevalnik DMD 20 A
-preklopnik merilnih mest UMK 10
-uporovni kalibrator K 3602 S6
-uteži
3.Slika razporeditve merilnih lističev na konzoli:
4.Opis merilne metode:
Najprej sem na vhod ojačevalnika DMD 20A priključil uporovni kalibrator K 3602 S6. K faktor na ojačevalniku sem nastavil na 2,00 in s potenciometrom za nastavitev offseta nastavil ničlo. S kalibratorjem sem preveril, ali se vrednost raztezka (mm/m) na ojačevalniku ujema z nastavljenim na kalibratorju.
Lističe 1,2,3,4 sem zvezal v polni mostič:
Izhodni signal je opisan kot vsota vseh raztezkov oziroma
skrčkov lističev:
Ker so vsi lističi enako oddaljeni od mesta prijemališča
sile F in je sprememba proporcionalna raztezku, le ta pa momentu oziroma sili F
je prispevek posameznega lističa: 
.
Ker se lističa 1 in 3 raztegujeta, 2 in 4 pa krčita lahko
zapišem: 
Na konzolo sem obesil posodico in nastavil 0. Nato sem v posodico vstavljal različne uteži in odčitaval raztezek v mm/m. Meritev sem ponovil na vseh treh ročicah.
|
Masa (g)
|
Točka na konzoli 1 |
Točka na konzoli 2 |
Točka na konzoli 3 |
|
200 |
117 |
170 |
199 |
|
400 |
219 |
340 |
397 |
|
600 |
388 |
507 |
594 |
|
800 |
536 |
682 |
792 |
|
1000 |
710 |
849 |
995 |
Lističe 2,5,4 in 6 sem vezal v mostič:
Lističi so nalepljeni samo na spodnji strani konzole in se z obremenitvijo samo krčijo.
V tem primeru velja: 
In če upoštevamo, da je l1=l-dl dobimo:
Merilnik ni več tako občutljiv, je pa neodvisen od prijemališča sile.
Na konzolo sem spet obesil posodico, nastavil 0. Nato sem v posodico vstavljal različne uteži in odčitaval raztezek v mm/m. Meritev sem ponovil na vseh treh ročicah.
|
Masa (g) |
Točka na konzoli 1 |
Točka na konzoli 2
|
Točka na konzoli 3 |
|
200 |
35 |
34 |
34 |
|
400 |
70 |
69 |
70 |
|
600 |
105 |
104 |
104 |
|
800 |
140 |
140 |
139 |
|
1000 |
173 |
174 |
173 |
Ker za aluminij oz katerega je ročica poznam modul elastičnosti (E=70000 N/mm^2) bi lahko izračunal napetost materiala:
M – upogibni moment [Nm]
F – sila uteži [N]
b – širina konzole [m] = 0,02m
h – debelina konzole [m] = 0,005m
W – upogibni moment
5.Odgovori na vprašanja:
Osnovni princip delovanja merilnih lističev je v tem, da ko material raztezamo ali krčimo se mu spreminja upornost.
Sprememba temperature vpliva na meritev enako kot pri vseh uporih – merilni lističi torej so temperaturno odvisni.
Za merjenje z uporovnimi lističi poznamo v osnovi dve vrsti merilnih ojačevalnikov: enosmerne in izmenične. Enosmerni ojačevalniki ojačajo signale v frekvenčnem spektru od enosmernih do neke zgornje frekvenčne meje, kar pomeni, da ojačajo tudi vse motne.
Izmenični ojačevalniki imajo neko nosilno frekvenco (recimo 350 HZ) in merilni signal moduliramo okoli te nosilne frekvence. Temperatura je nizkofrekvenčni pojav, zato tukaj ne vpliva. Signal na koncu spet demoduliramo.
Nekaj vrst senzorjev neelektričnih veličin, kjer se uporabljajo uporovni merilni lističi:
-merjenje mas
-merjenje raztezkov
-merjenje temperature…
Komentar: Kot se vidi iz tabele sem za tretji primer v prvi meritvi dobil kot rezultat kar pravo vrednost v g (ob nekem odstopanju, ki pa se je pokazalo že prej na kalibratorju). Ostali dve meritvi bi , če bi želel rezultat v gramih pač moral ustrezno pomnožit.
V drugi meritvi vidimo, da rezultat ni več odvisen od tega, kam postavimo uteži, iz enačbe se vidi, da se l pokrajša. Občutljivost pa povečamo z večanjem razdalje med posameznimi mostiči (dl).
1.Besedilo naloge:
Raziščite dinamične lastnosti uporovnih merilnih lističev na primeru longitudinalnega valovanja vzdolž kovinske palice.
2.Seznam merilne opreme:
->Jeklena palica dolžine 1.1m z uporovnimi merilnimi lističi
-Merilni ojačevalnik
-Osciloskop
3.Merilna shema:
3.Potek meritve:
Na jekleno palico so bili nalepljeni štirje uporovni merilni lističi. Pri tem sta bila dva merilna lističa pritrjena vzdolž palice, torej sta se ob udarcu na palico skrčila, dva merilna lističa pa sta bila pritrjena prečno in sta se ob udarcu raztegnila.
Na ta način se je dosegla največja občutljivost.
Preko merilnega ojačevalnika sem lističe priterdil na digitalni spominski osciloskop.
Osciloskop sem nastavil na ročno triganje, nato pa z kladivom močno udaril po palici. Na ekranu osciloskopa se je prikazalo longitudinalno valovanje, kot posledica udarca.
Pri tem se palica skrči samo za nekaj nm.
4.Rezultati meritve:
Na osnovi dobljenega odziva sem izračunal potovalno hitrost valovanja:
5.Odgovori na vprašanja:
Če bi bila palica poškodovana (10 mm zareza) na sredini palice, bi se znotraj palice ustvarila tri valovanja. Prvo bi nihalo od začetka palice do sredine, drugo od sredine do konca in tretje od začetka do konca.
Vpliv elektromagnetnih valovanj se lahko odpravi z oklapljanjem vodnikov (Faradejeva kletka), ali pa z filtri.
Senzorji na osnovi uporovnih merilnih lističev delujejo do 100kHz, posebne izvedbe tudi do 300kHz.
6.Komentar:
Hitrost valovanja sem izračunal iz časa ene periode, ko nihanje opravi pot od začetka do konca in spet na začetek. Izračunana hitrost je pričakovana, saj vemo, da se v trdnih snoveh valovanje širi z zelo veliko hitrostjo. Pri tej meritvi je pomembna kvaliteta merilnega ojačevalnika, saj so raztezki zelo mali, tako da je naš ojačevalnik imel ojačanje 50dB (okoli 320).
| Avtor: Štumberger Andrej |
|
|
