A:Cejchování snímače chvění
B:Chvění plošných desek
KET/MNV
(2. cvičení)
Vypracoval : Martin Dlouhý
Osobní číslo : A08B0268P
A:Cejchování snímače chvění
1. Zadání
Ocejchujte snímač chvění
2. Postup měření
Na generátoru sinového napětí nastavím frekvenci chvění. Amplituda tohoto signálu je zesílena přes
zesilovač, který rozkmitá vybrační stolici. Rozkmyt stolice budeme pozorovat pomocí mikroskopu,
ale protože bychom nedokázali zachytit žádné hodnoty, použijeme stromboskop, který rozkmyt
stolice „zpomalí“.
3. Teoretický úvod
Chvění vzniká kmitáním částic nebo celku kolem rovnovážné polohy v prostoru. Graficky
lze tento harmonický pohyb znázornit sinusovkou, jako závislost polohy (výchylky) na čase.
Většina průběhů, se kterými se v technické i běžné denní praxi setkáváme jsou sice periodické, ale
neharmonické. .
Pro cejchování snímačů chvění se používá speciální vibrační stolice, na jejíž pohyblivou část
s definovanou amplitudou chvění se připevní snímač.
Snímače kmitů můžeme rozdělit podle několika hledisek:
• podle spojení s měřeným objektem – dotykové, bezdotykové
• podle principu, který je ve snímači využit – pneumatické, optické, mechanické,
elektrické
• podle přeměny parametru nebo energie – energetické (aktivní), parametrické
(pasivní)
• podle měřené veličiny chvění – snímače amplitudy (výchylky) – vibrometry,
snímače rychlosti chvění, snímače zrychlení – akcelerometry
• podle vztažného bodu – absolutní (vztažný bod je v klidu, realizován seismickou
hmotou, zavěšen na pružině), relativní (vzhledem k bodu, který se vůči měřenému
objektu pohybuje)
Pro cejchování snímačů chvění se používá speciální vibrační stolice, na jejíž pohyblivou část
s definovanou amplitudou chvění se připevní snímač. Hodnotu amplitudy pohyblivé části snímače
lze pak určit několika způsoby:
• Výpočtem z budícího proudu (je třeba však respektovat frekvenčně závislou konstantu,
určenou výrobcem stolic, zvýšení hmotnosti připevněním cejchovaného snímače a části
kabelu)
• Normálním (cejchovním) snímačem
• Optickým odečtením amplitudy (dvoj-amplitudy) chvění pohyblivé části vibrátoru
(optickým klínem nebo ocejchovaným mikroskopem)
4. Schéma
5. Naměřené hodnoty
f [Hz]
15
25
35
45
55
65
75
85
95
ω [s-1]
94,25
157,08
219,91
282,74
345,58
408,41
471,24
534,07
596,90
ω2 [s-2]
8883,06
24674,13
48360,41
79941,91
119425,54
166798,73
222067,14
285230,76
356289,61
Ua [mV] 2A [mm]
25,5
36,5
43,0
44,0
43,0
41,5
40,0
38,5
37,0
81,0
44,0
27,0
17,0
11,0
8,0
5,5
4,0
2,0
kmirk
A [mm]
0,01666
0,01666
0,01666
0,01666
0,01666
0,01666
0,01666
0,01666
0,01666
0,67473
0,36652
0,22491
0,14161
0,09163
0,06664
0,04582
0,03332
0,01666
a [mm·s-2]
5993,67
9043,56
10876,74
11320,57
10942,96
11115,47
10175,12
9503,89
5935,78
K [mV/m·s-2]
0,00425
0,00404
0,00395
0,00389
0,00393
0,00373
0,00393
0,00405
0,00623
Citlivost chvění v závislotni na frekvenci
0,00700
0,00600
K[mV/ms^-2]
0,00500
0,00400
0,00300
0,00200
0,00100
0,00000
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
f[Hz]
6. Prostředí
Teplota : 23,5 °C
Vlhkost : 62,5 %
Tlak : 641 mmHg
7. Závěr
Při rostoucí frekvecni klesá citlivost snímače K. Tato závoslost je vyznačena v grafu výše. Z
grafu vyplývá, že citlivost K se rostoucí frekvencí zvšuje, ale opak je pravdou, chyba byla nejspíše
způsobena nepřesným odečítáním hodnot amplitud, neboť při vyšších frekvencích toto odečítání
bylo obtížné.
8. Použité přístroje
•
•
•
•
•
•
generátor funkce KZ 1405
zesilovač EP 1500
milivoltmert QRV2 (5046)
mikroskop (1112)
stroboskop Strobodyn1
vibrační stoice 11075
B:Chvění plošných desek
1. Zadání
Změřte chvění plošné desky v různých bodech, určete oblast rezonance a pro tuto oblast
určete rezonanční frekvenci.
2. Postup měření
Na generátoru sinového napětí nastavím frekvenci chvění. Amplituda tohoto signálu je
zesílena přes zesilovač, který rozkmitá vybrační stolici. Zrychlení plošné desky, která byla
připevněna k vibrační stolici jsme měřili akcelerometrem.
3. Teoretický úvod
Chvění vzniká kmitáním částic nebo celku kolem rovnovážné polohy v prostoru. Graficky
lze tento harmonický pohyb znázornit sinusovkou, jako závislost polohy (výchylky) na čase.
Většina průběhů, se kterými se v technické i běžné denní praxi setkáváme jsou sice periodické, ale
neharmonické.
Akcelerometr je přístroj, který měří vibrace nebo zrychlení při pohybu struktur (konstrukcí, části
strojů a pod.). Síla způsobující vibrace nebo změnu pohybu (akceleraci) působí na hmotu snímače,
která pak stlačuje piezoelektrický prvek generující elektrický náboj úměrný stlačení. Protože je
elektrický náboj úměrný síle a hmota snímače je konstantní, je tedy elektrický náboj také úměrný
zrychlení - akceleraci.
4. Schéma
5. Naměřené hodnoty
f[Hz]
a[ms^-2]
f[Hz]
a[ms^-2]
100
19,7
400
124
150
18,9
410
215
200
20,6
420
224
250
24,2
430
203
300
31
440
168
350
45,7
450
121
360
52,1
460
84,1
370
65,3
510
40,8
380
73,2
550
21,9
390
99,8
Změna zrychlení v závisloti na frekvenci
250
200
a[ms^-2]
150
B3
100
50
0
0
100
200
300
400
500
f[Hz]
Pásmo B3 = 37,5Hz (odečteme jako rozdíl frekvencí na 0,707 neboli
2
maxima)
2
Rezonanční frekvence fREZ = 420Hz (frekvence v místě aMAX).
Jakost systému spočteme podle vztahu Q= f 0 / B3 [-]
Po dosazení získáme výsledek Q=420 /37,5=11,2 [-]
6. Prostředí
Teplota : 23,5 °C
Vlhkost : 62,5 %
Tlak : 641 mmHg
7. Závěr
Naměřená rezonanční křivka je shodná námi stanovenému teoretickému předpodladu (je
symetrická kolem rezonanční frekvence a má jedno maximum). Hodnota kvality systému nám vyšla
11,2. Nedokáži si představit zda to je dobrý nebo špatný výsledek, ale čím by tato hodnota byla
větší, tím by kvalita byla lepší.
8. Použité přístroje
•
•
•
•
•
Funkční generátor
Stolice
Přípravek na stolici
Měřící zařízení BRÜEL&Kjaer Type 2525
Akcelerometr type 4507B004 v.č.:10151
600
Download

A:Cejchování snímače chvění B:Chvění plošných desek