A:Měření kroutícího momentu Wiedemannovým zkrutoměrem B:Měření směrové citlivosti snímače C:Linéární indukčnostní snímač KET/MNV (11. měření)
Vypracoval : Martin Dlouhý Osobní číslo : A08B0268P
A:Měření kroutícího momentu Wiedemannovým zkrutoměrem 1. Zadání 1. Změřte závislost indukovaného napětí na hodnotách budícího proudu. 2. Změřte závislost indukovaného napětí na silovém momentu při konstantním budícím proudu.
2. Postup měření Při prvním měření jsme zvolili konstantní hodnotu kroutícího momentu, který byl vyvozován závažími na konci páky. Následně jsme nastavovali hodnoty budící proudu pomocí regulačního transformátoru a zároveň odečítali hodnoty indukovaného napětí. Proud byl měřen pomocí měřícího transformátoru s převodem 60:1. Druhé měření bylo při konstantním budícím proudu IB, měnili jsme zatížení páky na obou jejích stranách (tj. kladný a záporný moment síly), a pro každou hodnotu jsme si zapsali indukované napětí odečtené z voltmetru. Při měření bylo třeba vyloučit manipulaci s přívodními vodiči, protože změna jejich polohy by způsobila i změnu měřených hodnot a tím jejich znehodnocení.
3. Teoretický úvod Magnetostrikce je fyzikální vlastnost feromagnetických materiálů, jako jsou železo, nikl, kobalt a jejich slitiny, měnit své rozměry v magnetickém poli, která je již dlouho známa (Jouleův jev), ale teprve v poslední době se ve spojení s moderní mikroelektronikou využívá k přesnému a bezdotykovému měření vzdálenosti. . Wiedemannův jev spočívá v tom, že prochází-li dlouhou a tenkou tyčí z feromagnetického materiálu umístěnou v podélném magnetickém poli proud, namáhá se tyč krutem.
4. Schéma
5. Naměřené hodnoty Při konstantní zátěži 1926g I B [ A] 0 6
12
18
24
30
36
42
48
54
60
U[V]
0,87
1,73
2,76
3,94
5,11
6,08
6,9
7,66
8,32
0
X
Závislost napětí na zvyšujícím se proudu 9 8 7 6
U[V]
5 4 3 2 1 0 0
10
20
30
40
50
60
70
I_B[A]
Konstantní proud I B =60[ A] závaží na levé straně m[g] U[V]
0 1,06
321 2,07
642 3,19
963 4,36
1284 1685 1926 2247 2568 2889 3210 5,55 6,77 8,04 9,26 10,42 11,59 12,71
0 321 0,35 0,69
642 1,61
963 2,75
1284 1685 1926 2247 2568 2889 3210 3,93 5,14 6,35 7,51 8,66 9,84 11,01
závaží na pravé straně m[g] U[V]
pozn: délka ramena je 300[mm]
6. Prostředí tlak: 743mmHg teplota : 24°C vlhkost: 40%
7. Závěr Závislost proudu na napětí pro konstantní moment se blíží lineární závislosti. Při měření s konstantním proudem se nám hodnoty pro závaží na levé straně mírně odchylují od hodnot na pravé straně, ikdyž by tyto hodnoty měli být prakticky stejné.
8. Použité přístroje • • •
Voltmetr 178684 Transformátor 194669 Zkrutoměr
B:Měření směrové sitlivosti snímače 1. Zadání Proveďte měření směrové charakteristiky selenového hradlového fotočlánku.
2. Postup měření Osvětlený fotočlánek je zdrojem napětí, kterém měříme přímo připojeným milivoltmetrem. Odečítáme hodnoty napětí pro různý úhel natočení α, který sledujeme na stupnici, která je součástí přípravku. Při měření je třeba dávat pozor na vliv změn okolního osvětlení a pokud možno je vyloučit.
3. Teoretický úvod Fotoelektrický jev či fotoefekt je fyzikální jev, při němž jsou elektrony uvolňovány (vyzařovány, emitovány) z látky (nejčastěji z kovu) v důsledku absorpce elektromagnetického záření (např. rentgenové záření nebo viditelného světla) látkou. Emitované elektrony jsou pak označovány jako fotoelektrony a jejich uvolňování se označuje jako fotoelektrická emise (fotoemise). Pokud jev probíhá na povrchu látky, tzn. působením vnějšího elektromagnetického záření se elektrony uvolňují do okolí látky, hovoří se o vnějším fotoelektrickém jevu. Fotoelektrický jev však může probíhat i uvnitř látky, kdy uvolněné elektrony látku neopouští, ale zůstávají v ní jako vodivostní elektrony. V takovém případě se hovoří o vnitřním fotoelektrickém jevu. Nejznámější fotoelektrické snímače jsou fotorezistor, fotodioda, fototranzistor.
4. Schéma
5. Naměřené hodnoty -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 U[mV] 16,98 19,3 23,3 26,7 29,5 31,9 33,5 34,4 34,5 32,9 31,1 28,9 26,3 23,2 19,7 16,3 13,1 10,4
[ °]
90 8,5
Závislost velikosti napětí na velikosti úhlu natočení 40 35 30
U[mV]
25 20 15 10 5 0 -100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
alfa [°]
6. Prostředí tlak: 743mmHg teplota : 24°C vlhkost: 40%
7. Závěr Jak jsme očekávali , okolo 0° bude hodnota napětí největší, jelikož snímač byl natočen k oknu. Toto měření mohlo být ještě přesnější, jelikož určitý stín na snímač jsem dělal já. Při otáčení snímače ke zdi, kde bylo šero se napětí mírně snížilo. Prakticky by graf měl být osově souměrný.
8. Použité přístroje • • •
Voltmetr 126694 Fotočlánek Stupnice úhlu natočení
C:Linéární indukčnostní snímač 1. Zadání Změřte indukčnost L1 a L2 pro různý vysunutí jádra x. Nakreslete grafické závislosti L1 = f(x), L2 = f(x), a znázorněte charakteristiku diferenciálního zapojení L1 – L2 = f(x).
2. Postup měření K indukčnostnímu snímači připojíme RLC měřič. Odečítáme hodnoty indukčnosti pro různé vzdálenosti vysunutí jádra, které nastavujeme v rozsahu 0 až 26 cm. Měření provedeme zvlášť pro obě vinutí cívky.
3. Teoretický úvod Pasivní indukčnostní snímače, v praxi běžně nazývané indukční vysílače, tvoří rozsáhlou skupinu pasivních snímačů, u nichž je neelektrická veličina převedena na změnu vlastní nebo vzájemné indukčnosti. Jako všechny ostatní snímače jsou i tyto snímače zapojeny do elektrického obvodu, v tomto případě se střídavým napětím. Indukčnostní snímač se skládá z jedné nebo více cívek. Magnetický obvod cívky může být uzavřený nebo otevřený, s feromagnetickým jádrem nebo bez feromagnetického jádra. Každá indukční cívka, u které musíme uvažovat kromě její indukčnosti ještě ohmický odpor a kapacitu, je spojena s elektrickým obvodem spojovacím vedením, jehož indukčnost, odpor i kapacita se také projevují a tyto veličiny mohou výrazně ovlivnit parametry snímače a přesnost měření.
4. Schéma
5. Naměřené hodnoty x[cm]
L1 [mH ] L 2 [mH ]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13,4 13,3 13,3 13,3 13,3 13,3 13,4 13,6 14,2 14,8 15,3 15,3 16,4 41
L 2−L1 [mH ] 27,6
39,3 37,3 35,5 26
24
34
32,7 31,7 31,3 31,2 31,1 31,1 31,1 31,1
22,2 20,7 19,4 18,3 17,7
17
16,3 15,8 15,8 14,7
x[cm]
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
L1 [mH ] L 2 [mH ]
17
17,5
18,1
18,7
19,9
21,1
22,3
23,6
25,4
27,6
28,9
28,7
28,1
27,5
31
31,1
31,1
31,2
31,8
32,9
34,1
35,4
37,3
39,5
40,8
40,6
39,9
39,3
14
13,6
13
12,5
11,9
11,8
11,8
11,8
11,9
11,9
11,9
11,9
11,8
11,8
Závislost indukčnosi cívky L1 na vysunutí 35 30 25 20 15 10 5 0 0
5
10
15
20
25
30
x[cm]
Závislost indukčnosti cívky L2 na vysunutí 45 40 35 30
L[mH]
L[mH]
L 2−L1 [mH ]
25 20 15 10 5 0 0
5
10
15
x[cm]
20
25
30
Závislost indukčnosti L2-L1 na vysunutí 30 25
L2-L1[mH]
20 15 10 5 0 0
5
10
15
20
25
30
x[cm]
6. Prostředí tlak: 743mmHg teplota : 24°C vlhkost: 40%
7. Závěr Závislost indukčnosti na velikosti vysunutí je zaznamenáno v grafech. Bylo nejlepší je využít rozdílu indukčností L2 – L1, neboť je závislost v intervalu(0-19cm) blízká lineárnímu průběhu.
8. Použité přístroje • •
RLC měnič Indukční snímač
