Электрические методы измерения линейных перемещений
Для измерения перемещений могут служить тензорезисторные преобразователи перемещений, представляющие собой упругие элементы 13, 14, снабженные тензорезисторами 12, которые деформируются под действием усилий от перемещения стержня 9 (рис. 1г). Перемещения можно измерять также емкостными, индуктивными и индукционными преобразователями. В емкостных преобразователях используется чаще всего зависимость расстояния между пластинами конденсатора и его емкостью. Индуктивные преобразователи построены на зависимости индуктивного сопротивления катушки, питаемой переменным током, от перемещения деталей магнитопровода. Преобразователи перемещений применяют не только для замера перемещений, но и как измерительные элементы силоизмерителей, измерителей (датчиков) давления.
Существует много видов электрических датчиков, работающих на основе различных систем, например, линейный потенциометр, конденсаторы, изменяемое магнитное сопротивление, линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор.
Конденсаторные системы для измерения перемещений имеют высокий выходной импеданс (как следствие этого, они очень подвержены воздействию шумов). Такие системы обладают хорошим разрешением (могут достигать порядка нанометров) и точностью вплоть до ± 0,01 %.
На основе изменения магнитного сопротивления создан компаратор с изменяющейся индуктивностью, принцип действия которого основан на движении стержня, вызывающее перемещение ферромагнитной пластинки между двумя катушками, при этом магнитное сопротивление в одной из них увеличивается, а в другой уменьшается. Две катушки включены в регулируемые плечи моста переменного тока, и сигнал его разбаланса является мерой перемещения. Такие компараторы имеют малый диапазон измерений, обычно 0…10 мм, и точность около
|
|
|
± 0,5 %.
Линейно-регулируемый дифференциальный трансформатор пригоден для применения в диапазоне малых перемещений порядка 0…0,2 мкм и больших перемещений порядка 0…500 мм. Его точность составляет около ± 0,5 %.
Линейный индуктосин состоит из трека, вдоль которого перемещается скользящий движок. Движок прикреплен к объекту, положение которого или перемещение должны быть измерены. Это может быть режущий инструмент, поэтому линейный индуктосин широко применяется для контроля работы механических станков. Индуктосин имеет точность около ± 2,5 мкм.
Оптические методы измерения линейных перемещений.
Позиционно-чувствительные фотоэлементы.
В позиционно-чувствительном фотоэлементе разделенного типа луч света падает на фотоэлемент, который разделен посередине. Когда луч находится в центральной части, одинаковы сегменты обоих фотоэлементов будут освещены. Смещение луча света приводит к большой доле освещенности одного элемента по сравнению с другим. В результате на выходе дифференциального усилителя возникает сигнал. Диапазон измерения перемещений для такого инструмента составляет несколько миллиметров. Такие приборы могут определять изменение смещения порядка 1 мкм и обладают хорошей стабильностью.
|
|
|
Муаровые полосы.
Муаровые полосы возникают, когда луч света проходит через две решетки, имеющие наклон под небольшим углом друг к другу. Существуют приборы, работающие на проходящем свете или на отраженном свете. В обоих случаях длинная решетка зафиксирована на объекте, который передвигается. Для варианта на проходящем свете каждая решетка имеет ряд параллельных прямых темных полос, между которыми находятся параллельные прозрачные полосы, через которые проходит свет. Для варианта на отраженном свете длинная решетка имеет серию параллельных отражающих полос. А короткая решетка - серию параллельных прозрачных полос. При грубой разметке решетки имеют 10…40 полос на миллиметр, а при тонкой – до 400 полос на миллиметр. Движение длинной решетки относительно фиксированной короткой приводит к перемещению муаровых полос па приемной зоне фотоэлемента, так что его выходной сигнал колеблется верх и вниз. Этим методом можно зафиксировать малые перемещения вплоть до 1 мкм. Такие методы имеют высокую надежность и применяются как средство инструментального контроля.
|
|
|
Работа лазерного интерферометраоснована на методе определения количества пиков колебательного сигнала, связанного с перемещением, при том, что частота связана со скоростью. Такой метод обладает исключительно высокой точностью, несколько частей на миллион, и может использоваться в широком диапазоне измерений, вплоть до 2 м.
Во времяпролетном методе для определения расстояния обычно используют импульсы излучения от лазера, и измеряется время их прохождения до отражателя и обратно. Так как скорость света высока, в воздухе она равна 3×108 м/с, этот метод пригоден только для больших расстояний, когда время пролета света достаточно велико, чтобы быть измеренным с приемлемой точностью.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 643; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!