Порядок выполнения работы.

Цель выполнения лабораторной работы – исследование амплитудно-частотной характеристики вибростенда с установленными на нем акселерометрами двух типов.

1. Задавая частоту колебаний возбудителя вибраций при постоянной амплитуде возбуждения следует снять три амплитудно-частотные характеристики:

а) для акселерометра №1 в вертикальном положении

б) для акселерометра №1 в горизонтальном положении

в) для акселерометра №2 в вертикальном положении

2. Измеренные значения заосятся в таблицу:

№	Частота	а)	б)	в)
1	100
2	150
3	200

3. По полученным данным следует построить три АЧХ в логарифмическом масштабе.

4.В отчете необходимо определить частоты собственных резонансов вибростенда и акселерометров

Лабораторная работа №2 Терморезисторы.

Терморезистором называется проводник или полупровод­ник с большим температурным коэффициентом сопротивления, на­ходящийся в теплообмене с окружающей средой, вследствие чего его сопротивление зависит от температуры.

Приборы для измерения температуры, в которых в качестве преобразователя используются терморезисторы, называются термометрами электрического сопротивления или термометрами сопротивления. Терморезисторы, используемые в приборах для измерения температуры, работают при малой нагрузке током, с тем, чтобы тепло, выделяемое током в терморезисторе, было минимальным по сравнению с теплом, получаемым от испытуемой среды. Основным требованием к материалам, применяемым для преобразователей термометров сопротивления, является возможно больший и стабильный температурный коэффициент электрического сопротивления при достаточно большом удельном сопротивлении. В этом отношении большой интерес представляют объемные полупроводниковые терморезисторы, имеющие значительно больший температурный коэффициент электрического сопротивления по сравнению с «металлическими» терморезисторами.

Проводниковые («металлические») терморезисторы.

Проводниковые терморезисторы применяются в преобра­зователях промышленных термометров сопротивления. Такие пре­образователи изготовляются главным образом из чистых металлов. Большинство химически чистых металлов обладает положительным температурным коэффициентом сопротивления, колеблющимся (в ин­тервале 0—100°С) от 0,35 до 0,68% на 1 град.

Проволока из сплавов высокого сопротивления не может быть использована для намотки преобразователей термометров сопро­тивления, так как температурный коэффициент ее незначителен.

Наибольшее распространение для изготовления преобразовате­лей термометров сопротивлений имеют платина, медь и никель.

Для градуировки приборов с термометрами сопротивления терморезистор заменяется магазином сопротивлений. Сопротив­ление преобразователя подсчитывается для каждой градуируемой точки шкалы и устанавливается на магазине, заменяющем преобра­зователь в цепи прибора. Поэтому вопрос о расчете сопротивления преобразователя при различных температурах необходимо рассмот­реть более подробно.

Зависимость сопротивления металлов от температуры не яв­ляется линейной. Для платины зависимость сопротивления от тем­пературы t в пределах от 0 до + 660°С выражается уравнением

, (1)

где R₀ — сопротивление при 0°С.

Для чистой платины α = 3,940*10^-3 1/град, β = -5,8*10^-7 1/град².

Для меди при расчете сопротивления, соответ­ствующего температу­ре t, пользуются обычно двухчленной формулой

, (2)

где R₀ — сопротивление при температуре 0C;

α₀ – температурный коэффициент для интервала температур, начинающегося от t_0.

Согласно ГОСТ на термометры сопротивления, медная прово­лока для термометров сопротивления должна удовлетворять отно­шению R₁₀₀/R₀ = 1,427 ± 0,001.

Вопрос о выборе преобразователя термометра сопротивления из того или другого металла решается в основном химической инерт­ностью металла в измеряемой среде в интересующем интервале температур. С этой точки зрения медный преобразователь можно применять только до температур порядка 180°С в атмосфере, сво­бодной от влажности и коррозирующих газов. При более высоких температурах медь окисляется. Кроме того, недостатком меди является ее малое удельное сопротивление. Нижний предел температуры для медных преобразователей термометров сопротивления равен -50°С.

Никель, при условии хорошей изоляции от воздействия среды, можно применять до 250 – 300°С, так как при более высоких тем­пературах зависимость R=f(t) для него неоднозначна.

Полупроводниковые терморезисторы.

Полупроводниковые объемные терморезисторы изготовляют из смеси окислов раз­личных металлов (например, CuO, CoO, MnO). В процессе изготовления терморезисторы подвергают обжигу при высокой темпе­ратуре. При обжиге окислы спекаются в прочную массу, образуя химическое соединение.

Величина сопротивления R_t полупроводника характеризуется зависимостью

(3)

где A - постоянная, зависящая от физических свойств полупро­водника, размеров и формы терморезисторы;

B - постоянная, зависящая от физических свойств полупроводника;

T - температура терморезисторы в гра­дусах абсолютной шкалы (Кельвина).

Можно приближенно представить зависимость сопротивления от температуры полупровод­никового терморезисторы аналогично рассмотренным ранее проводниковым сопротивлениям в виде (1):

, (4)

Для полупровод­никовых терморезисторов температурный коэффициент ₀ будет отрицательным, со значениями порядка -2,5 ÷ -4 %/º, что в 6—10 раз больше температурного коэффи­циента металлов. Следует отметить, что температурный коэффициент сильно зависит от темпера­туры.

Порядок выполнения работы.

1. В лабораторной установке исследуются два терморезисторы – образцы №1 и №2. Оба образца подключены к измерительной схеме одинаковым образом, Рис.1

Рис. 9 Схема включения температурных датчиков

Изменения падения напряжения на терморезисторах R_t1 и R_t2 в зависимости от температуры измеряются 4 раза – два раза при нагреве и два раза при охлаждении образцов. Пределы изменения температуры – от 0º до 120º градусов Цельсия. Конкретные минимальную, максимальную температуру и дискретность температуры, для снятия показаний определяет преподаватель. Например – минимальная температура 10º , максимальная 90º, измерения проводятся с шагом 10º (10º, 20º, 30º и т.д.).

2. Измерения напряжения заносятся в таблицы:

Для образца №1

№	Темп., ºС	U1(нагрев)	U1(охл.)	U1(нагрев)	U1(охл.)	U1ср.	Rt1
1	10
2	20

Для образца №2

№	Темп., ºС	U2(нагрев)	U2(охл.)	U2(нагрев)	U2(охл.)	U2ср.	Rt2
1	10
2	20

3. Далее находим средние по результатам четырех измерений значения напряжения на терморезисторах U₁ср и U₂ср для каждого значения температуры.

4. Строим график зависимостей напряжений на терморезисторах U₁ср и U₂ср от температуры.

5. Используя схему Рис.1 по усредненным значениям напряжения на терморезисторах U₁ср и U₂ср находим значения сопротивлений R_t1 и R_t2 .

6. Используя метод наименьших квадратов (Прил. 1) находим коэффициенты используемые в формуле для каждого образца.

7. Строим графики зависимости экспериментальных значений сопротивлений и теоретических характеристик по коэффициентам, определенным в п.6 по отдельности для каждого образца.

8. Оформляем и защищаем отчет по лабораторной работе.