Лабораторна робота № 1 Визначення метрологічних характеристик радіолокаційного датчика рівня

Мета: Отримати практичні навики роботи з радіолокатором РДУ-Х2, визначити величину інструментальної похибки вимірювань

Теоретичні відомості

Калібрування засобів вимірювання - це комплекс заходів, який дає можливість встановити відповідність між результатом вимірювання, отриманими при використанні каліброваного вимірювального засобу, і таким же результатом, отриманим за допомогою еталона. Калібрування дозволяє, таким чином, визначити дійсні метрологічні характеристики конкретного засобу вимірювання.

Суть мікрохвильових методів вимірювання відстані полягає в наступному. В якості зондуючого сигналу використовується надвисокочастотна радіохвиля завдовжки 8 мм, яку випромінює безперервно. Приймач з антеною конструктивно об'єднані в МКХ-модуль з максимальним габаритом 300 мм. Потужність МКХ-випромінювання не перевищує 20 мВт, що є безпечним для людини.

Амплітуда МКХ-випромінювання постійна, а його частота періодично змінюється по лінійному закону в діапазоні декількох сотень мегагерц (рис. 5.1). Тому частота відбитого сигналу залежить від відстані до цілі. У приймальнику порівнюється частота випромінюваного і відбитого радіосигналів, а їх різницева частота, пропорційна відстані до цілі, використовується в якості інформативного параметра. Радіолокатор, заснований на цьому принципі, є далекоміром ближньої дії. На відміну від радіодалекомірів дальньої дії, що застосовуються зазвичай у військовій техніці, він дозволяє вимірювати малі дальності.

Застосовувана довжина радіохвилі (8 мм) значно більше розмірів пилових частинок, що забезпечує мінімальне розсіювання і затухання випромінювання в запилених газових середовищах, властивих металургійним агрегатів. Крім того, така довжина хвилі дозволяє проводити вимірювання рельєфу поверхні з високою точністю.

При відхиленні радіолокаційного далекоміра від вертикальної площини спостерігається зниження амплітуди відбитого сигналу, викликане його розсіюванням.

Р ис. 5.1. Частота випромінюваних радіохвиль

Навчально-дослідний стенд радіолокаційного контролю призначений для наочної демонстрації можливостей МКВ вимірювань та проведення на ньому лабораторних робіт, які імітують виробничі і дослідницькі завдання.

На малюнках 5.2 і 5.3 зображені, відповідно, структурна схема і схема розміщення обладнання навчально-дослідного стенду радіолокаційного контролю.

Навчально-дослідний стенд включає радіолокаційний датчик рівня РДУ-Х2, встановлений на закріпленій на стіні консолі. На цій консолі також розміщений механізм повороту РДУ в діапазоні від 0 до 38 ° від вертикалі. Привід цього механізму здійснюється синхронним електродвигуном СД-54. Включення електродвигунів виробляється тумблером «ПОВОРОТ», встановленим на стінової панелі.

Вихідний цифровий сигнал РДУ-Х2 по каналу RS-485 надходить на модуль УСО, а потім - по каналу RS-232 - на ЕОМ.

Робота системи починається з включення блоку живлення БП, з виходу якого подається напруга 24В, необхідний для роботи РДУ. У РДУ проводиться генерація радіосигналу, його випромінювання, прийом відбитої радіохвилі і її обробка. Отримані дані передаються через інтерфейс RS-485 в модуль УСО ADAM-4520 для перетворення в інтерфейс RS-232. Надійшла в ЕОМ інформація, при ініціалізації програми «Radar 100» візуалізується на екрані дисплея в реальному часі.

Для візуалізації напряму випромінювання радара передбачений лазерний покажчик.

Рис. 5.2. Структурна схема навчально-дослідного стенду

Рис. 5.3. Схема учбово–дослідницького стенду радіолокаційного контролю