📄Работа №199187
Тема: РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ «ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕНЗОРЕЗИСТОРОВ НА ОБОРУДОВАНИИ И ПО «PROGRAMLAB»
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
радиотехника
Объем:
153 листов
Год:
2023
Просмотров:
30
4300
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 9
1.1 Сравнение различных методов измерения деформаций 9
1.1.1 Индуктивный метод измерения деформаций 9
1.1.2 Емкостный метод измерения деформаций 11
1.1.3 Тензометрический метод измерения деформаций 12
1.2 Эволюция тензометрии 15
1.2.1 Методы измерения деформаций тел в XVII–XVIII вв 15
1.2.2 Методы измерения деформаций тел в XIX веке 17
1.2.3 Появление металлических тензорезисторов 19
1.2.4 Появление полупроводниковых тензорезисторов 22
1.3 Современное состояние тензометрии 23
1.3.1 Тензорезистор на подложке 24
1.3.2 Стенд для градуировки тензорезисторов 26
1.3.3 Система регистрации тензометрических данных 28
Выводы по разделу 1 и постановка задач исследования 30
2 ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ И АПРОБИРОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ 31
2.1 Изучение структуры учебного тензометрического стенда 31
2.1.1 Механическая часть измерительной тензометрической установки 35
2.1.2 Электрическая часть измерительной тензометрической установки 38
2.1.2.1 Интерфейс передачи данных Ethernet 40
2.1.2.2 Интерфейс передачи данных RS-485 42
2.1.2.3 Протокол обмена Modbus RTU 43
2.1.3 Программная часть измерительной тензометрической установки 44
2.1.3.1 ПО «PLCore» 45
2.1.3.2 ПО «ZetLAB» 47
2.2 Апробирование измерительной тензометрической установки 49
Выводы по разделу 2 52
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СТАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ДЕФОРМАЦИЙ БАЛКИ 53
3.1 Лабораторный практикум 54
3.2 Подготовка измерительной тензометрической установки 55
3.3 Исследование тензорезисторов 59
3.3.1 Определение статической характеристики тензорезисторов 59
3.3.1.1 Исследование тензорезистора № 1 60
3.3.1.2 Исследование тензорезистора № 2 62
3.3.1.3 Исследование тензорезистора № 8 64
3.3.2 Расчет чувствительности тензорезисторов 67
3.4 Исследование мостовых схем включения тензорезисторов 68
3.4.1 Определение статической характеристики мостовых схем 68
3.4.1.1 Использование схемы с двумя
компенсирующими тензорезисторами 70
3.4.1.2 Использование схемы с одним активным и
одним компенсирующим тензорезистором 72
3.4.1.3 Использование схемы с двумя активными тензорезисторами 74
3.4.2 Расчет чувствительности мостовых схем 76
3.5 Исследование влияния температуры на выходной сигнал измерительной схемы 78
3.5.2 Использование полной мостовой схемы с термокомпенсацией 82
Выводы по разделу 3 84
4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИЗУЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БАЛКИ ЧИСТОГО ИЗГИБА С
ДАТЧИКАМИ 86
4.1 Проблема измерения параметров вибраций конструкций 86
4.2 Исследование амплитудного спектра сигнала с выхода измерительной схемы 88
4.2.1 Анализ спектральной характеристики сигнала от импульсного воздействия на балку с собранной полумостовой схемой 88
4.2.2 Анализ спектральной характеристики сигнала от импульсного воздействия на балку с собранной мостовой схемой 92
4.3 Обработка измерительной информации в Matlab 97
4.3.1 Обработка информации для балки с собранной полумостовой схемой 97
4.3.2 Обработка информации для балки с собранной мостовой схемой 100
Выводы по разделу 4 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 105
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 108
ПРИЛОЖЕНИЯ 113
ПРИЛОЖЕНИЕ А 113
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 114
ПРИЛОЖЕНИЕ В 116
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 119
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 122
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 125
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 134
ПРИЛОЖЕНИЕ З
ВВЕДЕНИЕ 7
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ.
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ 9
1.1 Сравнение различных методов измерения деформаций 9
1.1.1 Индуктивный метод измерения деформаций 9
1.1.2 Емкостный метод измерения деформаций 11
1.1.3 Тензометрический метод измерения деформаций 12
1.2 Эволюция тензометрии 15
1.2.1 Методы измерения деформаций тел в XVII–XVIII вв 15
1.2.2 Методы измерения деформаций тел в XIX веке 17
1.2.3 Появление металлических тензорезисторов 19
1.2.4 Появление полупроводниковых тензорезисторов 22
1.3 Современное состояние тензометрии 23
1.3.1 Тензорезистор на подложке 24
1.3.2 Стенд для градуировки тензорезисторов 26
1.3.3 Система регистрации тензометрических данных 28
Выводы по разделу 1 и постановка задач исследования 30
2 ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ И АПРОБИРОВАНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ 31
2.1 Изучение структуры учебного тензометрического стенда 31
2.1.1 Механическая часть измерительной тензометрической установки 35
2.1.2 Электрическая часть измерительной тензометрической установки 38
2.1.2.1 Интерфейс передачи данных Ethernet 40
2.1.2.2 Интерфейс передачи данных RS-485 42
2.1.2.3 Протокол обмена Modbus RTU 43
2.1.3 Программная часть измерительной тензометрической установки 44
2.1.3.1 ПО «PLCore» 45
2.1.3.2 ПО «ZetLAB» 47
2.2 Апробирование измерительной тензометрической установки 49
Выводы по разделу 2 52
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СТАТИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ ДЕФОРМАЦИЙ БАЛКИ 53
3.1 Лабораторный практикум 54
3.2 Подготовка измерительной тензометрической установки 55
3.3 Исследование тензорезисторов 59
3.3.1 Определение статической характеристики тензорезисторов 59
3.3.1.1 Исследование тензорезистора № 1 60
3.3.1.2 Исследование тензорезистора № 2 62
3.3.1.3 Исследование тензорезистора № 8 64
3.3.2 Расчет чувствительности тензорезисторов 67
3.4 Исследование мостовых схем включения тензорезисторов 68
3.4.1 Определение статической характеристики мостовых схем 68
3.4.1.1 Использование схемы с двумя
компенсирующими тензорезисторами 70
3.4.1.2 Использование схемы с одним активным и
одним компенсирующим тензорезистором 72
3.4.1.3 Использование схемы с двумя активными тензорезисторами 74
3.4.2 Расчет чувствительности мостовых схем 76
3.5 Исследование влияния температуры на выходной сигнал измерительной схемы 78
3.5.2 Использование полной мостовой схемы с термокомпенсацией 82
Выводы по разделу 3 84
4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ИЗУЧЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БАЛКИ ЧИСТОГО ИЗГИБА С
ДАТЧИКАМИ 86
4.1 Проблема измерения параметров вибраций конструкций 86
4.2 Исследование амплитудного спектра сигнала с выхода измерительной схемы 88
4.2.1 Анализ спектральной характеристики сигнала от импульсного воздействия на балку с собранной полумостовой схемой 88
4.2.2 Анализ спектральной характеристики сигнала от импульсного воздействия на балку с собранной мостовой схемой 92
4.3 Обработка измерительной информации в Matlab 97
4.3.1 Обработка информации для балки с собранной полумостовой схемой 97
4.3.2 Обработка информации для балки с собранной мостовой схемой 100
Выводы по разделу 4 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 105
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 108
ПРИЛОЖЕНИЯ 113
ПРИЛОЖЕНИЕ А 113
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 114
ПРИЛОЖЕНИЕ В 116
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 119
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 122
ПРИЛОЖЕНИЕ Е 125
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 134
ПРИЛОЖЕНИЕ З
📖 Введение
В настоящее время одна из задач производства машин и сооружений – повышение прочности изделий. Важнейшим этапом в задаче определения прочности является измерение деформаций, напряжений, перемещений и усилий, вызываемых внешними воздействиями.
В ходе экспериментального исследования напряженного состояния объектов, измерения деформаций, веса, ударных нагрузок и характеристик вибрационных воздействий применяются тензорезисторы.
Выявлено, что тензорезисторы в качестве датчиков и измерительных преобразователей получили массовое распространение из-за их малой инерционности, возможности проведения измерений на множестве точек конструкции, отсутствием требований к оснастке при установке датчиков.
Поскольку с течением времени происходит рост требований к точности измерений, быстроте получения измерительной информации, то процесс повышения надежности и прочности устройств, связанный с необходимостью исключения их разрушения, постоянно требует совершенствования методов инженерных расчетов и автоматизации измерительных процессов.
Актуальность работы состоит в необходимости обеспечения формирования навыков использования измерительных преобразователей в ходе изучения работы тензорезисторных датчиков деформаций с применением современного оборудования и программного обеспечения (ПО) «ProgramLAB» у студентов кафедры «Информационно-измерительная техника» ЮУрГУ.
Цель работы – разработка методических указаний к лабораторной работе «Исследование тензорезисторов на оборудовании и ПО «ProgramLAB».
Для достижения цели работы сформулированы следующие задачи:
• провести аналитический обзор литературных источников, содержание которых связано с эволюцией тензометрии и выявлением современных методов и средств измерения деформаций объектов в различных сферах техники; • изучить структуру стенда, определить его работоспособность;
• отработать методику статических измерений деформаций балки с учетом особенностей мостовых схем и программного обеспечения, разработать методические указания к лабораторной работе в части статических измерений;
• отработать методику изучения динамических характеристик тензорезисторов при измерении деформаций балки, разработать методические указания к лабораторной работе в части изучения динамических характеристик датчиков.
В ходе экспериментального исследования напряженного состояния объектов, измерения деформаций, веса, ударных нагрузок и характеристик вибрационных воздействий применяются тензорезисторы.
Выявлено, что тензорезисторы в качестве датчиков и измерительных преобразователей получили массовое распространение из-за их малой инерционности, возможности проведения измерений на множестве точек конструкции, отсутствием требований к оснастке при установке датчиков.
Поскольку с течением времени происходит рост требований к точности измерений, быстроте получения измерительной информации, то процесс повышения надежности и прочности устройств, связанный с необходимостью исключения их разрушения, постоянно требует совершенствования методов инженерных расчетов и автоматизации измерительных процессов.
Актуальность работы состоит в необходимости обеспечения формирования навыков использования измерительных преобразователей в ходе изучения работы тензорезисторных датчиков деформаций с применением современного оборудования и программного обеспечения (ПО) «ProgramLAB» у студентов кафедры «Информационно-измерительная техника» ЮУрГУ.
Цель работы – разработка методических указаний к лабораторной работе «Исследование тензорезисторов на оборудовании и ПО «ProgramLAB».
Для достижения цели работы сформулированы следующие задачи:
• провести аналитический обзор литературных источников, содержание которых связано с эволюцией тензометрии и выявлением современных методов и средств измерения деформаций объектов в различных сферах техники; • изучить структуру стенда, определить его работоспособность;
• отработать методику статических измерений деформаций балки с учетом особенностей мостовых схем и программного обеспечения, разработать методические указания к лабораторной работе в части статических измерений;
• отработать методику изучения динамических характеристик тензорезисторов при измерении деформаций балки, разработать методические указания к лабораторной работе в части изучения динамических характеристик датчиков.
✅ Заключение
В процессе последовательного выполнения ВКР были получены следующие результаты:
1. В разделе 1 осуществлен аналитический обзор литературных источников с рассмотрением основных этапов эволюции тензометрии, сравнением различных методов, предназначенных для измерения деформации объектов различной сложности, и, как результат, выявлением современных средств измерения данной физической величины.
2. В ходе раздела 2 осуществлено обоснование и решение первой задачи исследования ВКР:
1) Проведено подробное изучение структурных частей измерительной тензометрической установки, результатом чего является полное знание об объекте исследования и его устройстве.
2) Реализован процесс апробации учебного измерительного стенда, в ходе которого выявлены нерабочие элементы измерительной схемы, что вызвано неправильным монтажом и коммутацией измерительной схемы.
3) В ходе раздела 3 осуществлены следующие основные этапы:
1) Проведено описание и подробное объяснение алгоритма подготовки учебного лабораторного измерительного тензометрического стенда к проведению лабораторной работы с соблюдением правил безопасности.
2) Осуществлены исследования трех различных тензорезисторов, в ходе которых:
• получены графические представления функций преобразования тензорезисторов, являющихся наиболее приближенными к линейным, с проверкой через аппроксимацию при использовании метода интерполяции;
• в учебном плане проведен расчет коэффициентов тензочувствительности тензорезисторов с отражением особенностей последствий размещения датчиков на балке в разных направлениях; • в учебном плане проведен расчет чувствительности тензорезисторов, в результате которого выявлено, что чувствительность датчиков зависит от их номинального сопротивления и расположения на балке.
3) Осуществлены эксперименты с тремя разновидностями мостовых схем включения тензорезисторов, в результате которых:
• получены графические представления функций преобразования мостовых схем, являющихся наиболее приближенными к линейным, с проверкой через аппроксимацию посредством использования методов интерполяции;
• расчетным способом доказано влияние количества активных тензорезисторов на коэффициент чувствительности мостовой схемы.
4) Проведена оценка влияния температурной погрешности на результат измерения выходного напряжения мостовой схемы без термокомпенсации и полной мостовой схемой с термокомпенсацией, в результате которой:
• экспериментальным методом подтверждено, что динамические температурные погрешности полной мостовой схемы с датчиками, включенными дифференциально по второму типу, имеют гораздо меньшие значения, чем динамические температурные погрешности мостовой схемы без термокомпенсации;
• после установления значения сигнала с измерительной схемы происходит дальнейшее его изменение до момента возвращения к начальным условиям эксперимента через промежуток времени, зависящий от типа схемы.
5) Цель раздела в разработке методических указаний к части статических измерений деформаций лабораторной работы «Исследование тензорезисторов на оборудовании и ПО «ProgramLAB», протокол и инструкция к которой представлены в виде таблиц в Приложении Д и Приложении Е, достигнута.
4) В ходе раздела 4 осуществлены следующие основные этапы:
1) Исходя из приведенных в таблицах преимуществ и недостатков, проведен выбор активного метода вибрационной диагностики в качестве основного.
...
1. В разделе 1 осуществлен аналитический обзор литературных источников с рассмотрением основных этапов эволюции тензометрии, сравнением различных методов, предназначенных для измерения деформации объектов различной сложности, и, как результат, выявлением современных средств измерения данной физической величины.
2. В ходе раздела 2 осуществлено обоснование и решение первой задачи исследования ВКР:
1) Проведено подробное изучение структурных частей измерительной тензометрической установки, результатом чего является полное знание об объекте исследования и его устройстве.
2) Реализован процесс апробации учебного измерительного стенда, в ходе которого выявлены нерабочие элементы измерительной схемы, что вызвано неправильным монтажом и коммутацией измерительной схемы.
3) В ходе раздела 3 осуществлены следующие основные этапы:
1) Проведено описание и подробное объяснение алгоритма подготовки учебного лабораторного измерительного тензометрического стенда к проведению лабораторной работы с соблюдением правил безопасности.
2) Осуществлены исследования трех различных тензорезисторов, в ходе которых:
• получены графические представления функций преобразования тензорезисторов, являющихся наиболее приближенными к линейным, с проверкой через аппроксимацию при использовании метода интерполяции;
• в учебном плане проведен расчет коэффициентов тензочувствительности тензорезисторов с отражением особенностей последствий размещения датчиков на балке в разных направлениях; • в учебном плане проведен расчет чувствительности тензорезисторов, в результате которого выявлено, что чувствительность датчиков зависит от их номинального сопротивления и расположения на балке.
3) Осуществлены эксперименты с тремя разновидностями мостовых схем включения тензорезисторов, в результате которых:
• получены графические представления функций преобразования мостовых схем, являющихся наиболее приближенными к линейным, с проверкой через аппроксимацию посредством использования методов интерполяции;
• расчетным способом доказано влияние количества активных тензорезисторов на коэффициент чувствительности мостовой схемы.
4) Проведена оценка влияния температурной погрешности на результат измерения выходного напряжения мостовой схемы без термокомпенсации и полной мостовой схемой с термокомпенсацией, в результате которой:
• экспериментальным методом подтверждено, что динамические температурные погрешности полной мостовой схемы с датчиками, включенными дифференциально по второму типу, имеют гораздо меньшие значения, чем динамические температурные погрешности мостовой схемы без термокомпенсации;
• после установления значения сигнала с измерительной схемы происходит дальнейшее его изменение до момента возвращения к начальным условиям эксперимента через промежуток времени, зависящий от типа схемы.
5) Цель раздела в разработке методических указаний к части статических измерений деформаций лабораторной работы «Исследование тензорезисторов на оборудовании и ПО «ProgramLAB», протокол и инструкция к которой представлены в виде таблиц в Приложении Д и Приложении Е, достигнута.
4) В ходе раздела 4 осуществлены следующие основные этапы:
1) Исходя из приведенных в таблицах преимуществ и недостатков, проведен выбор активного метода вибрационной диагностики в качестве основного.
...
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.