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

Расчет функций преобразования, чувствительности к измеряемым физическим величинам и схем включения в измерительную цепь различных типов первичных преобразователей
измерительный преобразователь числовой сигнал Датчик - это часть измерительной системы имеющий самостоятельное конструктивное оформление, но вместе с тем обеспечивающий достижение полезного эффекта только при наличии всех других средств, входящих в систему Он осуществляет функцию преоб ...

Разработка устройства управления на базе микроконтроллера AVR семейства Classic фирмы Atmel
Микропроцессором (МП) называют построенное на одной или нескольких БИС/СБИС программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки информации и управление им. МП - центральный процессорный элемент микропроцессорной системы, в которую также входят память и устройства вв ...