Датчики линейных и угловых перемещений Контактные методы

Датчики линейных и угловых перемещений Контактные методы – для определения геометрических характеристик чувствительный элемент датчика должен быть в непосредственном контакте с объектом измерений. Потенциометрические – хорошая точность, до 10 мкм, рабочий диапазон до 2000 мм Бесконтактные методы Емкостные – хорошая точность, небольшой рабочий диапазон Индуктивные – хорошая точность, узкий диапазон, ограничения по виду материала и форме поверхности Ультразвуковые – средняя точность, ограниченный диапазон измерений, ограничения по виду материала и форме поверхности Радарные – средняя точность, широкий диапазон измерений Радиоизотопные – измерение толщины - средняя точность, малый диапазон измерений Оптические – высокая точность, большой диапазон измерений, многофункциональность Измерение скорости и ускорений - косвенные и прямые методы Измерение формы - прямые и косвенные методы 1

Энкодеры (шифраторы) Датчики, которые генерируют цифровой сигнал (двоичный код), связанный с линейным или угловым перемещением объекта Ш Оптические – высокая точность и быстродействие Ш Механические Ш Ультразвуковые Ш Магнитные Область применения системы промышленной автоматики и робототехники Абсолютный шифратор - цифровой сигнал (двоичный код), однозначно связанн с линейным или угловым перемещением объекта. Ш «Запоминает» данные о положении Шифратор приращений индицирует посредством кодированного диска, приращение линейного или углового перемещения от некого начального Ш Исключает необходимость постоянно уровня. накапливать данные с его выхода üПозволяют определять Ш Требует особых мер по защите от направление движения окружающей среды üИмеют средства учета и Ш Сложные в изготовлении и потому имеют исправления ошибок высокую стоимость üПроще в производстве и соответственно 2 существенно дешевле

Абсолютные шифраторы Линейный шифратор Снижение погрешностей – использование кода Грея 8 -разрядный. Кодирующий диск 3

Код Грея 4

Абсолютные шифраторы 5

Шифраторы приращений (энкодеры) Одноканальные щифраторы Двухканальные шифраторы – возможность определения направления движения Референсные метки – возможности определения начального положения 6

Ренгеновские и радиоизотопные измерители толщины Используется рентгеновское излучение, гамма-излучение, поток нейтронов или электронов Интенсивность затухания излучения при прохождении через материал определяется массовым коэффициентом ослабления излучения, зависящим от типа материала, энергии и типа излучения. Закон Бугера не зависит от природы излучения, но только от физических свойств материала. Толщиномер измеряет кратность ослабления излучения материалом и по калибровочной кривой производит вычисление его толщины. Приемники излучения – газоразрядные камеры (счетчики Гейгера) или сцинциляторы Основное применение – измерение толщины листового проката 7

Радиоизотопные измерители 8

Радарные датчики расстояния и скорости Время-пролетные датчики (эхо локация)– измерение времени между излучением импульса и приемом импульса, отраженного от объекта Радиоизлучение СВЧ диапазона Ультразвук Лазерное излучение 9

Оптические датчики расстояний. Лазерные Импульсные • Диапазон измерений • Точность измерений Интерферометрические 10 м до 109 м 0, 01 -100 м • Диапазон измерений • Предельная точность измерений Триангуляционные 10 -8 - 102 м 10 -9 м • Диапазон измерений 10 -5 – 102 м • Относительная погрешность 0, 1% - 0, 01% • Предельная точность измерений 10 -6 м Волоконно-оптические Интерферометрические Относительная погрешность 10 -4% Линейного перемещения Углового перемещения Отражения - • Диапазон измерений • Относительная погрешность 0, 01 – 100 мм (0, 1 - 1)% Комбинированные – сочетают использование лазерного источника и волоконной оптики. 10

Ультразвуковые датчики скорости и расстояния 11

Оптическая триангуляция Триангуляционные датчики расстояния Диапазон измерений 105 – 102 м Относительная погрешность 1% - 0, 1% Предельная точность измерений 10 -6 м Диапазон и точность измерений зависят от базы триангуляции (расстояние между осью источника и центром собирающей линзы), расстояния до объекта и разрешающей способности приемной матрицы. 12

Триангуляционные датчики Контроль толщины полимерной пленки 13

Триангуляционные датчики Контроль формы и размеров тел вращения Сканатор – оптоэлектронное устройство, обеспечивающее сканирование по заданной траектории лазерного луча 14

Система контроля размеров и формы тел вращения 15

Оптическая триангуляция 16

Оптическая триангуляция Контроль толщины и планшетности стального листа 17

Контроль планшетности 18

Интеллектуальный видео датчик SIMATIC VS 110 19

Бесконтактное измерение скорости Доплеровские анемометры Эффект Доплера - зависимость частоты волны от скорости, с которой движется источник излучения. Ш Ультразвуковые анемометры – эффект Доплера для звуковых волн Ш Радарные анемометры – эффект Доплера для электромагнитных волн Ш Лазерные доплеровские анемометры – эффект Доплера для монохроматических световых волн Полупрозрачные зеркала Лазер U ~ ( 0 - D) Фотоприемник (фотодиод) Отражающие зеркала 0 D V 0 + D = V/Cos 20

Доплеровские измерители скорости 21

Оптические корреляционные измерители скорости 22

Оптические корреляционные измерители скорости 23

Корреляционный измеритель скорости «РАСТР» 24

Корреляционный измеритель скорости 25