Калибровка пьезорезистивного датчика абсолютного давления KPY – 43A № 034 с помощью весов рейтерного типа и проверка влияния электромагнитной помехи на его показания - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника контрольная работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Калибровка пьезорезистивного датчика абсолютного давления KPY – 43A № 034 с помощью весов рейтерного типа и проверка влияния электромагнитной помехи на его показания

Требования к реакции, надежности, компактности, чувствительности датчиков давления. Влияние электромагнитной помехи на показания пьезорезистивного датчика давления. Измерение атмосферного давления с помощью манометра. Калибровка пьезорезистивного датчика.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Представлены теоретические основы работы пьезорезистивного датчика давления.
2. В диапазоне давлений от 0,02 до 1 атм. выполнена тарировка и определены тарировочные коэффициенты для датчика KPY 44A (№113, SIEMENS). Получена линейная тарировочная зависимость, что соответствует заявленным характеристикам производителя.
3. Результаты работы (тарировочная зависимость) будут использованы в дальнейшем для постановки и проведения экспериментов в сверхзвуковой аэродинамической трубе Т-325.
Измерители давления широко распространены в нашей жизни. Они используются как на производстве, в научных исследованиях, так и в быту. В последнее время все большее применение находят пьезорезистивные датчики давления. Это связано с тем, что пьезорезистивные датчики обладают хорошими измерительными и эксплуатационными свойствами: высокая чувствительность и реакция, надежность и компактность.
При сверхзвуковых скоростях набегающего потока предъявляются высокие требования к реакции, надежности, компактности и чувствительности датчиков давления. Таким требованиям соответствуют пьезорезистивные датчики давления SIEMENS.
Поэтому целью работы было: овладеть методом измерения давления с помощью пьезорезистивного датчика Siemens KPY 44A № 113, определить его калибровочную зависимость и изучить влияние электромагнитной помехи на показания данного датчика.
1.1 Пьезорезестивный датчик KPY 44 A № 113
Для измерения давления в работе использовался датчик абсолютного давления KPY 44A с диапазоном измерений 0.1 4 атм. Внешний вид и геометрические размеры приведены на рис. 1.
а _ общий вид; б - схема подключения; в, г - геометрические размеры
Датчики давления - это преобразователи, которые обращают физическую величину “давление” в электрический сигнал. В их центре имеется измерительная ячейка, состоящая из системы чипа и тонко протравленной кремниевой диафрагмы, в которой сопротивление определяется внедрёнными ионами кремния.
При подаче давления, отклонение диафрагмы ведет к изменениям в сопротивлениях согласно пьезорезистивному эффекту. Толщина диафрагмы, ее площадь поверхности и геометрическая размеры резисторов определяют диапазон допустимого давления датчика. Изменение в проводимости, зависят от механических напряжений в пределах кристалла. Преимущества датчика давления, использующего полупроводниковую технологию по сравнению с тензометрами сопротивления следующие:
* очень низкое измеряемое давление и температурный гистерезис
В данной работе мы использовали рейтерные весы как эталон, и по их показаниям определяли текущее давление. Схематично рейтерные весы можно сравнить c обыкновенными. На одну сторону подается опорное давление разряжения, которое создает форвакуумный насос. На другую сторону подается измеряемое давление. Под действием рычагов разница давлений передается на ось рейтера. С другой стороны давление компенсируется передвижением груза вдоль оси рейтера. Когда положение груза находится в конце рейтера, происходит увеличение массы груза и, соответственно увеличение диапазона. Для определения положения груза рейтера (кол-во оборотов при котором наступило равновесие) используется фото-импульсный преобразователь (ФИП). ФИП в основном состоит из диска закрепленного на оси рейтера, в котором просверлены 10 отверстий с равным шагом, и двух пар (светодиод + фотодиод). Светодиод и фотодиод расположены напротив друг друга и при прохождении отверстия между ними у нас появляется импульс. По количеству импульсов можно определить на сколько оборотов сдвинулся груз. Вторая пара светодиод-фотодиод нужна для определения направления вращения оси рейтера. Давление рассчитывалось следующим образом:
Точность данного прибора меньше 0.01 %. Принципиальная схема представлена на рис.2.
Рис.2 Принципиальная схема весов рейтерного типа
Данный прибор мы использовали как эталонный т.к. он обладает наибольшей точностью в интересующих нас измерения. И со временем не изменяет своих свойств. С ним мы сравнивали показания «весов». Измерения проводились следующим образом: Снимались данные с манометра (мм), измерялась температура и давление считалось по следующей формуле
P(кг/м2)=(10.20499-0.00166*t[oC])(P-0.2)
Измерение атмосферного давления с помощью манометра выполнялось до, и после калибровки пьезорезистивного датчика. Отклонение показаний рейтерных весов от значений манометра не превышало 5 кгс/м2. Т.е. погрешность измерения атмосферного давления рейтерными весами менее 0,05 %. На рис.3 представлена фотография данного прибора.
Рис.4 Схема проведения эксперимента
Сначала мы выставили ноль на весах, т.е. когда разница давлений между двумя сравниваемыми областями равнялась нулю. Далее с помощью насоса откачали воздух из всей системы, в том числе и из баллона. После перекрыли клапан 1 и у нас начался процесс натекания. Т.е. за счет естественных неплотностей давление в системе начало увеличиваться. Данные с весов и датчика передаются в Камак , а далее на ПК.
В результате эксперимента мы получили показания давлений и соответствующие им значения напряжения с тарирумого датчика. Температура в течение эксперимента менялась от 295.1 до 295.4, так что можно считать T=const. Была получена зависимость P=f(E), которая представлена на рис.6.
Рис.6 Зависимость напряжения от давления
На рис.7 представлен график зависимости разности P расчетного и Р. Из этого графика заметно что присутствует систематическая ошибка.
Рис.7 Зависимость разности Р расчетного и Р
Ошибка эта связана с тем что, весы переключаются с диапазона на диапазон не на 500 оборотах, как это было заведено в программе. Точное значение нам было неизвестно. Поэтому мы подбирали это значение таким образом, чтобы дисперсия остатков линейной апроксимации была минимальна. Подбор количества оборотов при переключении диапазона выполнялся с помощью программы. В результате мы получили значение равное 498,5. Далее используя это значение были пересчитаны показания давления и повторно выполнена апроксимация данных. Новая зависимость P=f(E) представлена на рис.8. Она имеет линейный вид и уравнение прямой приведено на рисунке.
Рис. 8 График зависимости давления от напряжения с учетом систематической погрешности
На 7-ом диапазоне было замечено резкое отклонение от заданной линейной зависимости, вследствие чего мы можем считать 7-ой диапазон аномальным выбросом. Поэтому данные соответствующие 7-ому диапазону не учитывались. Ошибки аппроксимации представлены на рис.9. Как видно из рисунка ошибки распределены случайным образом и нет никакой постоянной составляющей. Таким образом мы учли систематическую ошибку. Если же мы построим гистограмму этих отклонений (рис. 10), то можем заметить что она очень схожа с гауссовым распределением , т.е. можем назвать эти отклонения случайной величиной.
Рис.9 График ошибки аппроксимации после учета систематической погрешности
Рис.10 Распределение плотности вероятности остатков аппроксимации и функция Гаусса
4. Изучение влияния электромагнитной помехи на показания датчика
Схема зажигания поверхностного электрического разряда приведена на рис. 11. Электрическая цепь состоит из генератора Г3-112/1, повышающего трансформатора и блока согласования, с выходом для синхронизации двухлучевого осциллографа от источника возмущений. С генератора подавался синусоидальный сигнал на частоте 10 кГц. Усилитель мощности использовался с коэффициентом усиления около 10, поскольку напряжение сигнала генератора не превышало 5 вольт. Далее сигнал усиливался до напряжения 400-1000 вольт повышающим трансформатором. На вход осциллографа подавалось напряжение со вторичной обмотки трансформатора для наблюдения за процессом горения поверхностного искрового разряда.
Схематично поверхностный разряд приведен на рис.12. Разряд состоит из двух медных электродов сечением около 1 мм, к которым подводится напряжение. Расстояние между ними примерно 1мм.В качестве изолятора применяется керамическая трубка и слой капролона.
Рис. 11. Принципиальная схема зажигания разряда
Рис. 12 Модель поверхностного разряда
Измерения проводились при атмосферном давлении, а как известно максимальную помеху дает именно тот разряд который зажигают при атмосфере. На рис.13 изображены показания датчика с помехой и без нее.
Красные точки на рисунке - показания датчика с участием помехи, синие точки - без помехи. Критерием влияния помехи служила дисперсия. Без помехи =0.003.
С помехой =0.002. Полученные данные позволяют судить о том, что электромагнитная помеха не влияет на показания данного пьезорезистивного датчика.
В диапазоне давлений от 0,01 до 1 атм. выполнена градуировка и определены тарировочные коэффициенты для датчика KPY 44A №113.
Получена линейная тарировочная зависимость
оценена погрешность измерения давления (^2=3[кгс/м^2]).
Дисперсия аппроксимации составляет 0,1 % от показания датчика, что говорит нам о том, что датчик обладает высокой линейностью.
В результате обработки была обнаружена систематическая ошибка в определении числа оборотов при переключении диапазонов весовых элементов. Определено, что значение вместо заранее заведенного в программу =500.
Установлено, что электромагнитная помеха не влияет на показания датчика.
1. Косинов А.Д. и др. АСНИ ИТПМ. Подсистема Т-325. Локальная автоматизированная система экспериментальных исследований. - Новосибирск, 1990. - 28 с. (Отчет №2050 ИТПМ СО АН СССР).
2. Тагаев С.Н., Ермолаев Ю.Г., Николаев Н.Н., Семисынов А.И. Автоматизация измерительной системы сверхзвуковой аэродинамической трубы Т-325 и ее применение в задачах по исследованию перехода// Доклады конференции “Устойчивость и турбулентность течений гомогенных и гетерогенных жидкостей“. Новосибирск, 2005. С. 170-173.
3. Марпл.-мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990. - 584с.
Методы измерения давления с помощью пьезорезистивного датчика Siemens KPY 43A № 35, определение его калибровочной зависимости и выполнение тарировки. Влияние электромагнитной помехи на показания датчика. Образцовый ртутный манометр, весы рейтерного типа. контрольная работа [854,3 K], добавлен 29.12.2012
Тензорезистивный датчик давления. Схема тарировки датчика. Проверка влияния электромагнитной помехи на показания устройства. Принципиальная схема зажигания разряда. Уравнение зависимости давления от напряжения на датчике. влияние разряда на показания. курсовая работа [2,7 M], добавлен 29.12.2012
Требования к разрабатываемой системе по слежению атмосферного давления. Применение 8-разрядного микроконтроллера ATmega128. Технические характеристики датчика давления BMP 180. Разработка принципиальной схемы микропроцессора, кодирование информации. курсовая работа [661,2 K], добавлен 23.10.2015
Использование серийных микропроцессорных датчиков давления серии "МЕТРАН" вразработке математической модели датчика давления и реализации ее в системах измерения давления. Аналогово-цифровой преобразователь системы: параметры структурных составляющих. курсовая работа [32,0 K], добавлен 27.02.2009
Разработка датчика для измерения давления, развиваемого мощными энергетическими установками и агрегатами выдачи сигнала, пропорционального давлению на вход системы автоматического регулирования. Анализ работоспособности датчика и преобразователя энергии. курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.07.2014
Последовательность и методика разработки датчиков расстояния и касания. Принцип работы поверяемых датчиков и образцовых приборов (микрометра или индикатора часового типа ИЧ-25). Соотношение показаний поверяемого датчика. Обработка результатов измерений. дипломная работа [947,7 K], добавлен 10.07.2012
Метод переменного перепада давления измерения расхода газа. Описание датчика разности давлений Метран-100-ДД. Описание схемы электронного преобразователя, схема соединительных линий измерительного датчика. Возможные неисправности и способы их устранения. курсовая работа [398,6 K], добавлен 02.02.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Калибровка пьезорезистивного датчика абсолютного давления KPY – 43A № 034 с помощью весов рейтерного типа и проверка влияния электромагнитной помехи на его показания контрольная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат: Is Phyiscian Assisted Suicide Ethical Essay Research
Как Проверить Слово Сочинение Букву И
Курсовая Работа На Тему Разработка Частной Методики Изложения Темы "Текстовый Редактор Microsoft Word" По Информатике
Контрольная Работа На Тему Характеристика Автоматизованої Системи Обробки Економічної Інформації На Підприємстві Ват Век "Сумигазмаш"
Курсовая работа: Организация транспортного обеспечения коммерческой деятельности торгового предприятия
Экономическое Равновесие Реферат
Министерство Образования Контрольные Работы
Доклад по теме Столица в дыму или бездействие властей
Магистерская Диссертация Разработка Проекта
Эссе А Может Быть Обломов Прав
Реферат по теме Заболевания печени
Дипломная Работа Сколько Источников
Реферат: Rasputin Essay Research Paper Rasputin had a
Демоверсия Итоговой Контрольной Работы
Как Писать Эссе Титульный Лист
Дипломная работа по теме Безопасность реального сектора экономики в системе национальной экономической безопасности
Технико Экономическое Обоснование Экспертиза
Реферат: Кислород и водород как химические элементы и простые вещества. Их получение и применение. Скачать бесплатно и без регистрации
Дипломная работа по теме Цифровая система передачи информации с импульсно-кодовой модуляцией
Реферат На Тему Наркотическая Зависимость Как Проявление Аддиктивного Поведения
Ізраїль та Іран - География и экономическая география реферат
Аудиторская проверка материально-производственных запасов - Бухгалтерский учет и аудит контрольная работа
История средних веков - История и исторические личности реферат