Цель работы
Изучение схемы сенсорного устройства и определение его основных характеристик и параметров.
Описание виртуальной модели лабораторной установки
Программа моделирующая лабораторный стенд «Акустическое сенсорное устройство для регистрации объекта в схвате» запускается приложением acus.exe. Структурная схема сенсорного устройства представлена на рис. 1 и полностью соответствует рис. 1.
Рис. 1 Структурная схема сенсорного устройства (виртуальная лабораторная работа)
Результаты, получаемые в данной программе, соответствуют средним значениям, полученным при экспериментальном снятии искомых зависимостей. Полученные точки были аппроксимированы функциями, которые затем для получения вычисляемого выражения были преобразованы в ряды Фурье:
; - напряжение излучателя
; - напряжение на добавочном сопротивлении R
- напряжение приемника
На рис. 2 показан общий вид программы, при проведении опытов (открыты окна вольтметров, звукового генератора).
Рис. 2 Общий вид программы
Все значимые элементы схемы содержат пояснения и описания работы. Щелкая правой клавишей мыши на элементе схемы, можно посмотреть список действий и выбрать требуемый пункт меню. При нажатии на кнопки “Опыт 1” и т. д. в панели слева появляется информация о проведении соответствующего опыта.
При выборе пункта справка из контекстного меню (имеется у некоторых элементов схемы) появляется окно с информацией о соответствующем элементе рис. 3.
Рис. 3
Измерения проводятся с помощью вольтметров V1, V2, V3. При нажатии на соответствующем элементе схемы отображается окно с показанием значения напряжения рис. 4.
Рис. 4
Задающий генератор генерирует синусоидальное напряжение, его частоту и напряжение можно изменять. Для этого нажмите на элемент схемы ЗГ рис. 5.
Рис. 5
Нажимая и удерживая левую кнопку мыши на объекте (О) можно перемещать объект по отношению к схвату. Снизу расположены зеленые стрелки, при нажатии на которые происходит изменение расстояния между щетками.
Опыт 1. Снятие амплитудных частотных характеристик ПКП и электроакустического тракта. (L=3.0 м)
| f, кГц | U1 В | U2 В | U3 В |
| 0,36 | 0,002 | ||
| 30,71 | 0,356 | 0,026 | |
| 31,06 | 0,352 | 0,036 | |
| 31,54 | 0,342 | 0,047 | |
| 32,12 | 0,32 | 0,056 | |
| 33,31 | 0,25 | 0,066 | |
| 33,9 | 0,206 | 0,069 | |
| 34,49 | 0,166 | 0,075 | |
| 35,2 | 0,138 | 0,09 | |
| 36,02 | 0,156 | 0,107 | |
| 37,2 | 0,305 | 0,121 | |
| 38,03 | 0,485 | 0,225 | |
| 39,09 | 0,732 | 0,585 | |
| 39,92 | 0,874 | 0,846 | |
| 40,63 | 0,917 | 0,834 | |
| 41,46 | 0,869 | 0,536 | |
| 42,05 | 0,769 | 0,277 | |
| 43,23 | 0,508 | 0,048 | |
| 44,06 | 0,363 | 0,051 | |
| 0,319 | 0,002 |
Зависимость напряжения датчика от частоты
Рис. 6
Рис. 7
Опыт 2. Снятие выходной характеристики сенсорного устройства.
На резонансной частоте - 40.6 кГц.
| UП,В | 0.696 | 0.07 | 0.06 | 0,679 | 0.365 | 0,174 | |
| l, см |
Рис. 8
Опыт 3. Снятие нерабочей характеристики сенсорного устройства.
| расстояние | 5,5 | 4,5 | 3,5 | 2,5 | 1,5 | 0,5 | |||||||
| напряжение | 0,344 | 0,356 | 0,368 | 0,381 | 0,393 | 0,405 | 0,417 | 0,43 | 0,442 | 0,454 | 0,466 | 0,479 | 0,491 |
Выводы по работе:
В первом опыте, мы получили зависимость падения напряжения Ur на сопротивлении R от частоты f синусоидального напряжения UИ, вырабатываемого ЗГ, при постоянстве амплитуды этого напряжения. Результат предоставлен на рис.6 и рис.7. На графиках можно наблюдать наличие двух резонансных частот.
Во-втором опыте, снимали значения выходной характеристики зависимость напряжения Uп на выходе П от перемещения ОМ относительно схвата l при постоянном напряжении U и, частоте f и расстоянии между губками L. Результаты предоставлены на рис.8.
В третьем опыте снимали нерабочую характеристику сенсорного устройства. Зависимость напряжения UП от расстояния между губками L при постоянных значениях напряжения Uи = 30 В, частоты f=fрез. Результат предоставлен на рис. 3. 1, на графике мы наблюдаем линейную зависимость U от L, как следствии – увеличение L ведет к падению U.