Обзор и классификация датчиков угловых перемещений

В настоящее время в специальной технике и особенно в авиационной технике для измерения перемещений широко используются трансформаторные датчики различных конструктивных исполнений, что снижает их серийноспособность, повышает цену, требует различных вторичных преобразователей. Используемые датчики имеют ряд недостатков, например потенциометрические датчики вследствие наличия скользящего электрического контакта имеют ограниченный ресурс и низкую виброустойчивость, диапазон измерения бесконтактных трансформаторных и токовихревых датчиков линейных перемещений зависит от их массогабаритных показателей. Кроме того, все вышеперечисленные датчики имеют ограниченный диапазон рабочих температур и достаточно высокую температурную погрешность (0,01% на 1оС). В результате возникла необходимость разработки датчиков угловых перемещений с такими достоинствами как: малая температурная погрешность, высокая точность измерения, малые габаритные размеры, не зависящие от диапазона измерения.

Совершенствование технических характеристик трансформаторных датчиков перемещений удалось добиться при использовании в их конструкции растровых комбинационных сопряжений [10,42,43,46,47,48].

Основным преимуществом данного типа преобразователей являться пренебрежительно малое значение температурной погрешности (около 0,001% на 10 оС обусловленное температурным расширением элементов конструкции), достигнутое за счёт использования амплитудно-логического метода обработки сигналов с растрового датчика угловых перемещений, а так же стойкость при воздействии механических факторов с сохранением метрологических характеристик.

Преимущества электромагнитных преобразователей породили широкое многообразие их схемных и конструктивных исполнений, что зачастую затрудняет выбор при решении задач измерения и контроля перемещений. Для упрощения задачи используют различные виды классификаций.

К недостаткам большинства классификаций [1,3,17,23] относится стремление авторов объединить все виды преобразователей в одну классификационную структуру, что приводит с одной стороны к её чрезвычайной громоздкости, а с другой - не позволяет учесть все возможные варианты построения преобразователей. На рисунке 1.1 предложена классификация электромагнитных датчиков, в основу которой положена особенность конструктивного исполнения.

По назначению и решаемой задаче электромагнитные датчики перемещений можно разделить на угловые - служащие для контроля и измерения угловых перемещений, линейные и комбинированные с помощью которых можно измерять как линейные перемещения объекта, так и угловые (угол поворота).

По виду связи с контролируемым объектом все преобразователи делятся на две большие группы:

имеющие механическую связь в виде штока, оси или троса с объектом контроля;

- без механической связи.

В свою очередь преобразователи с механической связью подразделяются на имеющие скользящий контакт (подпружиненный шток, ось) и жёсткое крепление на объекте контроля. Вид связи определяет характер воздействия на объект и имеет важное значение для заказчиков преобразующей аппаратуры

По принципу преобразования все электромагнитные датчики делятся на индукционные, индуктивные, взаимоиндуктивные (трансформаторные) и вихретоковые. Наибольший интерес представляют взаимоиндуктивные преобразователи, отличающиеся гальванически развязанными цепями питания и измерительными цепями, большей помехоустойчивостью, лучшей линейностью выходной характеристики и более высокими метрологическими показателями. Такие преимущества ВИПП сделали их наиболее распространёнными среди всех электромагнитных преобразователей перемещений. В свою очередь ВИПП по конструктивному исполнению можно разделить на преобразователи с переменным зазором, не имеющие механической связи с объектом контроля [12,27,44,45,49]; преобразователи соленоидного типа [3], выходной сигнал которых зависит от положения штока, один конец которого жёстко крепится на объекте контроля или с помощью пружины поджимается к контролируемой поверхности и новый вид ВИПП - преобразователи с растровым сопряжением [10,42,43,46,47,48].

Другие стьтьи в тему

Радиоволновый метод обеспечения безопасности помещений
Актуальность темы дипломной работы заключается в том, что системы защиты и охраны периметра занимают ведущее место в обеспечении охраны объектов различного назначения. Этими объектами являются промышленные объекты, объекты повышенного риска (химические предприятия), склады, ангары, х ...

Разработка измерительного преобразователя
Современная экономика характеризуется широкой интеграцией передовых технологий, в том числе и в области промышленной электроники. Мировая тенденция - тесное сотрудничество разработчиков элементной базы, электронных систем и аппаратуры, т. е. объединение научно-технических потенциал ...