Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Коммуникации и связь->Курсовая работа
Элементная база экономики непрерывно развивается. На смену крупногабаритному оборудованию приходит оборудование малых размеров с более точными парамет...полностью>>
Коммуникации и связь->Доклад
В подавляющем большинстве случаев непосредственной причиной излучения электромагнитных волн является наличие переменных во времени токов проводимости....полностью>>
Коммуникации и связь->Книга
В учебном пособии рассматриваются вопросы формирования канальных цифровых сигналов с помощью импульсно-кодовой модуляции, основы построения оборудован...полностью>>
Коммуникации и связь->Контрольная работа
В 80-е гг. XX в., после внедрения относительно недорогого стереофонического оборудования фирмы Dolby Laboratories, на обычной 35-мм пленке удалось раз...полностью>>

Главная > Курсовая работа >Коммуникации и связь

Сохрани ссылку в одной из сетей:

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДРАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Измерительно-вычислительные комплексы»

Курсовая работа

по дисциплине «Технология измерительного эксперимента»

на тему: «Исследование емкостно-диодной измерительной схемы»

Выполнил студент группы МПд – 51

Саушкин А.И.

Проверил преподаватель

Шивринский В.Н.

Ульяновск 2010

Оглавление.

Введение

3

2). Постановка задачи

4

2.1. Обзор существующих емкостно-диодных схем и преобразователей

4

3). Подготовка измерений

17

3.1. Подготовка алгоритмов решения задачи измерения

17

3.2. Методы уменьшения погрешностей измерения, выявление и устранение причин возникновения погрешностей

18

3.2.1. Метод инвертирования

20

3.2.2. Метод замещения

21

3.2.3. Метод вспомогательных измерений

23

3.2.4. Метод симметричных наблюдений

23

3.3. Построение технологической карты для обобщенной программы подготовки к проведению измерений

24

4). Проведение эксперимента

28

4.1. Построение обобщенной программы для проведения измерений

30

5). Обработка результатов измерений

32

5.1. Построение технологической карты для обобщенной программы обработки результатов измерений.

33

6). Оформление результатов измерений

34

Заключение

39

Список литературы

40

Введение

Современная информационно-измерительная техника располагает средствами измерения различных физических величин – электрических, магнитных, тепловых, акустических, механических и т. д.

Подавляющее большинство этих величин в процессе измерения преобразуется в величины электрические, как наиболее удобные для передачи, усиления, математической обработки и точного измерения. Поэтому в современной измерительной технике находят широкое применение преобразователи разного рода физических величин в электрические величины.

Измерительное преобразование представляет собой отражение размера одной физической величины размером другой физической величины, функционально с ней связанной. Применение измерительных преобразований является единственным методом практического построения любых измерительных устройств. Измерительный преобразователь – это техническое устройство, построенное на определенном физическом принципе действия, выполняющее одно частное преобразование.

В данной курсовой работе рассматривается и исследуется емкостно – диодная измерительная схема преобразователей перемещения и уровня. Подробно описан принцип работы и область применения. Даны амплитудно – частотные характеристики схемы.

Постановка задачи

Обзор существующих емкостно-диодных схем и преобразователей.

Электростатический преобразователь (ЭС) представляет собой два или несколько тел, между которыми действует электрическое поле.

Простейший ЭС содержит два электрода площадью S , параллельно расположенных на расстоянии  в среде с диэлектрической проницаемостью  .

С электрической стороны преобразователь характеризуется напряжением U между пластинами, током

i = dq/dt (1)

зарядом

q = CU (2)

где С – емкость, равная при плоскопараллельном расположении пластин

C = S/ (3)

энергией электрического поля

Wэ = qU/2 = CU 2/2 (4)

Если одна из пластин (или диэлектрик между ними) имеет возможность перемещаться, то с механической стороны преобразователь характеризуется жесткостью подвеса подвижной пластины w, перемещением ее x , скоростью перемещения

v = dx/dt (5),

электростатической силой притяжения

fэс = dWэ/dx (6)

В качестве ЭС преобразователей используются также запертые pn - переходы: p -и n - области играют роль пластин, разделенных обедненным слоем, ширина  которого возрастает при увеличении запирающего напряжения.

Взаимосвязь механической и электрической сторон преобразователя отражается уравнениями:

dF = wx + E0C0 u (7);

dq = E0C0 x + C0 u (8).

Эти уравнения даны в предположении, что u и x малы по сравнению с начальными напряжением и зазором и, следовательно, емкость C0 и напряженность поля E0 постоянны. Из приведенных уравнений видно, что любое воздействие с механической стороны меняет электрическое состояние преобразователя и, наоборот, изменение электрического поля приводит к изменению механических характеристик. Коэффициент электромеханической связи kэм = E0C0 (9). Эта взаимосвязь должна учитываться при применениях ЭС преобразователей.

Таким образом, изменение емкости посредством механических воздействий можно производить путем изменения зазора  , площади S , материала диэлектрика (), а также изменения  за счет механических деформаций диэлектрика.

Выходной величиной электростатического преобразователя может быть:

а) изменение емкости C

б) сила fэс

в) ЭДС , генерируемая при взаимном перемещении электродов, находящихся в электрическом поле.

Для ЭС преобразователей, в которых изменяется емкость, входными величинами могут быть механическое перемещение, изменяющее зазор или площадь, или изменение диэлектрической проницаемости  под действием изменения температуры или состава диэлектрика.

Эквивалентная схема ЭС преобразователя, схематическая конструкция которого показана на рис. 1, а, приведена на рис. 1, б. В эквивалентной схеме учитываются емкость C0 между электродами 1 и 2, сопротивление Rут изоляции между электродами, сопротивление r и индуктивность L кабеля К, а также паразитная емкость CП между электродами и заземленными деталями конструкции и между жилой кабеля К и его заземленным экраном Э.

Влияние отдельных элементов схемы учитывается в зависимости от конкретных обстоятельств. Так, при работе на низкой частоте сопротивление конденсатора велико и влияние индуктивности и сопротивления ввода не сказывается. При работе на высоких частотах сопротивление конденсатора падает, и большую роль начинают играть индуктивность и сопротивление ввода, в то время как шунтирующее действие сопротивления утечки перестает сказываться. В этом случае удобнее последовательная эквивалентная схема преобразователя (рис. 1, в), где

rэкв = r и Сэкв = С0 + СП (10)

Влияние сопротивления утечки может выть учтено соответствующей добавкой в сопротивлении

rэкв = r + 1/ (w2 C 2эквRут) (11)

Эффективная емкость Сw на высокой частоте оказывается за счет индуктивности L больше емкости Сэкв ибо

Сw = Cэкв /(1 – w2LCэкв) (12)

Действие индуктивности токоподводов начинает сказываться обычно на частотах свыше 10 МГц.

В эквивалентной схеме ЭС преобразователя с диэлектриком должны быть учтены потери в последнем. Из-за потерь в ЭС преобразователе сдвиг фаз между напряжением и током оказывается меньше /2 на угол потерь .

Последовательная и параллельная схемы, учитывающие потери в диэлектрике, представлены на рис. 1, г. Эквивалентные сопротивления для этих схем выражают часто через приводимый в справочных данных тангенс угла потерь  как

R1экв = tg / (wC1экв) или R2экв = 1/( w2экв tg ). (12)

Емкости С1экв и С2экв связаны между собой зависимостью

С2экв = С1экв /(1+ tg ), (13)

и, так как обычно tg<<1, можно считать приблизительно равными:

С1экв= C2экв = Сэкв .

В образцовых воздушных конденсаторах tg  не превышает 5*10 –5, так как определяется только потерями в изоляции и в материале электродов.

В конденсаторах с диэлектриком угол потерь значительно больше и, кроме того, может зависеть от напряжения на конденсаторе, частоты, температуры и влажности.

В
некоторых случаях при наличии диэлектрика между электродами преобразователя приходится считаться с тем, что после поляризации диэлектрики еще в течение какого-то времени (0,1 – 2 с) сохраняют заряд (абсорбция), что приводит к остаточным напряжениям, достигающим нескольких процентов от значения приложенного напряжения. Влияние абсорбции в эквивалентной схеме конденсатора в первом приближении можно учесть включением параллельно емкости С0 цепочки, состоящей из емкости Са и сопротивления R а . Поэтому полная эквивалентная схема ЭС преобразователя может быть представлена в виде рис. 1, д .

Рис. 1 Эквивалентная схема ЭС преобразователя

Конструкции емкостных преобразователей. На рис. 2 показано устройство емкостного преобразователя для измерения уровня. Преобразователь состоит из двух параллельно соединенных конденсаторов: конденсатор С1 образован частью электродов и диэлектриком – жидкостью, уровень которой измеряется; конденсатор С0 - остальной частью электродов и диэлектриком – воздухом. Емкость преобразователя

(14)

где l 0 - полная длина цилиндра; l – длина на которую цилиндр заполнен жидкостью;  - диэлектрическая проницаемость жидкости; R1 и R2 - радиусы внешнего и внутреннего цилиндров.

На рис. 2,б изображен емкостный зонд для измерения уровня проводящей жидкости. Емкостный зонд был предложен для измерения высоты волн и представляет собой остеклованный электрод 1 . Электродом 2 служит проводящая жидкость, которая присоединяется к измерительной цепи при помощи электрода 3 . Емкость

(15)

г
де l – глубина погружения;  - диэлектрическая проницаемость стекла; R1 и R2 – внешний и внутренний радиусы стеклянного покрытия. Вместо специального электрода может быть кусок провода, покрытого изоляцией, не смачиваемой жидкостью.



Загрузить файл

Похожие страницы:

  1. Особенности радиоэлектроники и ее физические основы

    Шпаргалка >> Коммуникации и связь
    ... , емкостные) ПЧ. 3. По типу ПЭ выделяют: пассивные (диодные), ... схемы ресинхронизации. Например, проведенные исследования показали неприемлимость данной схемы ... обмотки ротора электродвигателя подключают измерительную схему непосредственно к концам обмотки ...
  2. Расчет выпрямителя расчет транзисторного усилительного каскада синтез логических схем

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... планетоходов; обеспечивают исследование процессов в ... схема (рис. 1.2) строится на однофазном трансформаторе Т. Диодная ... включенный параллельно нагрузке (емкостный фильтр, рис. ... из­мерительных приборов и устройств автоматики. Связи между этими схемами ...
  3. Системы независимого возбуждения

    Реферат >> Коммуникации и связь
    ... интересным зарубежным исследованиям и разработкам быстродействующих диодных и тиристорных ... величины, соответствующей номинальной емкостной мощности, вторая — ... измерительных междуполюсных катушек К и датчиков тока ДТ1 и ДТ2. Рис. 8. Структурные схемы ...
  4. МикроЭВМ на базе микропроцессора КР580ВМ

    Реферат >> Информатика
    ... блока Схема применения блока микропроцессорного Работа измерительной ... продукта Маркетинговые исследования Расчет эффективности ... сопротивление кремниевого диодного моста при работе ... при работе на нагрузку с емкостным характером сопротивления: (7.20) где ...
  5. Расчет и проектирование диода Ганна

    Курсовая работа >> Коммуникации и связь
    ... и экспериментальным исследованиям свойств полупроводников ... в схемах выпрямителей. 1.1.2 Диодные матрицы и сборки Диодные матрицы ... маломощных передатчиках и в измерительной технике. Выходная мощность ... с резонирующими емкостными и индуктивными элементами ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0018310546875