CATEGORII DOCUMENTE |
Bulgara | Ceha slovaca | Croata | Engleza | Estona | Finlandeza | Franceza |
Germana | Italiana | Letona | Lituaniana | Maghiara | Olandeza | Poloneza |
Sarba | Slovena | Spaniola | Suedeza | Turca | Ucraineana |
DOCUMENTE SIMILARE |
|
Poslinkių matavimo keitikliai
Kalbėsime apie keitiklius, skirtus matavimo prietaisų, mainų, metalo apdirbimo staklių, robotų ir kitų įrenginių mazgų poslinkio ir posūkio dydiams bei kryptims nustatyti. Jie taip pat gali būti naudojami poslinkių greičiui įvertinti.
Pagal matuojamo poslinkio pobūdį keitikliai skirstomi į linijinių ir kampinių poslinkių matavimo keitiklius. Antrieji keitikliai, be tiesioginės paskirties, gali būti naudojami ir linijiniams poslinkiams matuoti - tada jie yra montuojami ant pavaros kinematinės grandinės vieno i velenų.
Keitiklių konstrukcijose naudojami tam tikri signalų formavimo principai, pagal kuriuos jie skirstomi į fotoelektrinius, magnetinius, induktyviuosius, lazerinius, talpinius, banginius. Plačiausiai naudojami pirmųjų trijų tipų keitikliai. Talpiniai keitikliai jautrūs judesio paklaidoms, todėl naudojami maiau. Tobulinami keitikliai, kuriuose kietų kūnų paviriuje pjezoelektriniu keitikliu suadinamos bangos registruojamos pjezoelektriniu jautriuoju elementu. Poslinkis nustatomas pagal adinančiųjų ir suadintųjų virpesių fazinį poslinkį.
Pagrindiniai funkciniai rodikliai, pagal kuriuos pasirenkami matavimo keitikliai, yra tikslumas, konstrukciniai ir eksploataciniai ypatumai. Tikslumo poiūriu, be paklaidos, svarbus rodiklis yra maiausia padalos vertė.
Keitiklio konstrukcija turi tenkinti iuos reikalavimus: jis turi būti maas ir lengvas; neturėti intensyvių ilumos ir virpesių altinių; turėti reikiamų parametrų iėjimo signalus; būti reikiamai jautrus aplinkos temperatūros kitimui; būti minimaliai jautrus aplinkos slėgio ir drėgmės kitimui, jos utertumui, elektriniams ir magnetiniams trikdiams;
utikrinti reikiam¹ matavimo greitį; jo turi būti maas elektrinis inertikumas ir pakankamai didelis informacijos perdavimo valdymo sistemai greitis. Be to, svarbu, kad jį būtų patogu derinti ir aptarnauti, kad jis būtų patikimas ir ilgaamis.
Fotoelektriniai matavimo keitikliai su rastrinėmis liniuotėmis. Tai plačiausiai naudojami matavimo keitikliai tiek matavimo prietaisuose, tiek ir metalo apdirbimo staklėse, robotuose bei įvairiuose įtaisuose, kur reikia matuoti judesius. Jų pagrind¹ sudaro periodikai kintamos struktūros rastrinės liniuotės, suymėtos lygaus pločio skirtingo viesos pralaidumo arba atspindėjimo brūkniais.
Veikimas remiasi viesos srauto moduliavimu dviem vienas kito atvilgiu judančiais rastrais. Moduliuotoji viesa viesai jautriais elementais paverčiama elektriniais signalais, kurių kitimo dėsnis artimas sinusiniam. Skalės gali būti gaminamos i vies¹ praleidiančios arba j¹ atspindinčios mediagos.
Linijinio keitiklio su stikline liniuote schema pateikta 7.9 paveiksle, a.
Lygiagrečių spindulių pluotas nukreipiamas į viena kitos atvilgiu judančias rastrines matavimo ir indikatorinź liniuotes, tarp kurių yra maas tarpelis. viesa moduliuojama periodikai sutampant indikatorinės liniuotės viesai pralaidiems brūkniams su matavimo liniuotės viesai pralaidiais ir nepralaidiais brūkniais. Moduliuotoji viesa apviečia keturis fotodiodus, esančius u indikatorinės liniuotės keturių rastrų sektorių, kurie vienas
kito atvilgiu paslinkti j^ rastro ingsnio dydiu. Tokiu būdu viesos diodai sukuria keturis elektrinius kvazisinusinius signalus, kurių
fazės skiriasi ]/¹ periodo T dydiu ir kurie nulinio lygio atvilgiu pasislinkź nuolatinės dedamosios dydiu uc (7.9 pav., b). Siekiant eliminuoti nuolatinź monotonikai kintanči¹ signalo dedam¹j¹ uc ir sustiprinti nauding¹ periodikai kintanči¹ dedam¹j¹, signalai u2 ir w4, kurių fazinis poslinkis signalų Wj ir w3 atvil-
Yra gaminami keitikliai, kurių rastrinės liniuotės daromos i specialaus stiklo, kurio ilgėjimo koeficientas artimas nuliui. Standartinių stiklinių liniuočių didiausias ilgis iki 34 m. Jei reikalinga ilgesnė matavimo eiga, matavimo liniuotės suduriamos. Tačiau dūrimas susijźs su techniniais sunkumais, nes liniuotės turi būti nustatomos taip, kad atstumas tarp gretimų suduriamų liniuočių brūknių būtų
tiksliai lygus kartotiniam ingsnių skaičiui. io atstumo paklaida negali būti didesnė kaip ±2,5% ingsnio dydio. Todėl daniausiai suduriamos ne daugiau kaip dvi liniuotės.
Ten, kur dėl vietos stokos nepatogu naudoti fotoelektrinius keitiklius, dirbančius, kaip buvo parodyta, perviečiant liniuotes, naudojami atspindio keitikliai (7.9 pav., c). Juose signalai formuojami viesai atsispindėjus nuo pagrindinės liniuotės. Jie taip pat naudojami dideliems, iki kelių deimčių metrų, poslinkiams matuoti. iuo atveju rastrinė liniuotė gaminama i reikiamo ilgio metalinės juostos. Jos pavirius, ant kurio formuojamas rastras, esti padengtas specialia danga. Montuojant tokios liniuotės įklijuojamos į įrenginių, kuriuose ie keitikliai naudojami, korpus¹.
Induktyvieji keitikliai. ių keitiklių veikimo principas remiasi induktyvumo tarp galvutės (statoriaus) ir liniuotės (rotoriaus) apvijų kitimu, pastarosioms judant viena kitos atvilgiu (7.11 pav., a).
Elektrinio signalo kitimas artimas sinusiniam, periodas lygus liniuotės apvijos ingsniui. Padavus įtamp¹ į liniuotės apvij¹, i galvutės apvijų yra igaunami du elektriniai signalai, kurių fazės skiriasi dydiu 71/2. Jei maitinimo įtampa paduodama į galvutės apvijas, gali būti sudaryti amplitudinis ir fazinis darbo reimai. Tada i liniuotės apvijos igaunami signalai, kurių fazė periodikai nuolatos kinta maitinimo įtampos atvilgiu (fazinis darbo reimas).
ių matavimo keitiklių interpoliavimo skaičius būna 200, 1000, 2000 kartų.
Plačiausiai naudojami keitikliai su tampuotomis apvijomis. Vienas tokių keitiklių parodytas 7.11 paveiksle, b. Dėl tokios konstrukcijos ir daniausiai naudojamo fazinio darbo reimo ie keitikliai ne tokie jautrūs, kaip fo-toelektriniai keitikliai su rastrinėmis liniuotėmis, aplinkos ir iorinių mechaninių, elektrinių bei kitų trikdių poveikiui. Jie yra mechanikai stiprūs, nedyla, paprastai eksploatuojami, nes nereikia ypatingos prieiūros bei danai reguliuoti, derinti, paprastai montuojami.
Precizinių keitiklių matavimo skalė yra patogiai suduriama i atskirų liniuočių, gaminamų i mediagos, kurios ilgėjimo koeficientas panaus į plieno.
Ribinis induktyviųjų matavimo keitiklių tikslumas yra maesnis, o matmenys - didesni negu fotoelektrinių su rastrine liniuote. Maiausia paklaidos vertė ±3 fim/m, skyra 0,5 um. Dideliems ilgiams matuoti naudojami keitikliai, kurių skalė padaryta ant metalinės ilgos juostos, padengtos izoliacine danga. Tokių matavimo sistemų paklaida siekia ±10 um/m.
Kampiniai keitikliai turi apskrit¹, tvirtinam¹ ant veleno pasukam¹j¹ liniuotź ir veikia analogikai kaip linijiniai. Jų maiausia paklaida siekia ±2'.
Magnetiniai matavimo keitikliai. Jų pagrind¹ sudaro tolygiai periodikai įmagnetinta sintetinės mediagos liniuotė ir magnetinis jutiklis (7.12 pav.). Jutikliui slenkant vir liniuotės, sukuriami periodiniai, proporcingi poslinkiui elektriniai signalai, kurie antriniu keitikliu yra stiprinami ir formuojami į standartinius matavimo sistemos signalus.
iuo metu gaminami magnetiniai matavimo keitikliai yra ne tokie tikslūs ir atsparūs magnetiniams trikdiams kaip fotoelektriniai ir induktyvieji, bet jie maiau jautrūs uterimui, mazgo, prie kurio tvirtinami, judesio paklaidoms, paprastai montuojami, nesudėtinga pagaminti ilgas liniuotes.
Matavimo keitikliai, turintys mechaninius keitimo mazgus. Ten, kur nereikia didelio tikslumo, naudojami matavimo keitikliai, turintys krumpliastiebį ir krumpliaratį, kurio velenas sujungiamas su kampiniu matavimo keitikliu (7.13 pav., a).
Krumpliastiebio ir krumpliaračio modulis bei krumpliaračio krumplių skaičius derinamas su kampinio matavimo keitiklio padalos
bsraigtu-verle (b); 1 - kampinis keitiklis, 2 - krumpliaratis, 3 - krumpliastiebis, 4 - sraigtas, J - verlė
verte ir yra parenkamas taip, kad dalijimo ingsnis būtų lygus kartotiniam milimetrų skaičiui. Maiausia vertė - 1 mm. Krumplia-stiebiai paprastai gaminami iki 750 mm ilgio. Jei reikia, jie suduriami. Svarbu, kad krumpliastiebis su krumpliaračiu būtų sujungti be tarpelio ir kad būtų maas krumpliaračio vainiko ekscentricitetas sukimosi aies atvilgiu.
io tipo matavimo keitikliuose naudojami maagabaričiai fotoelektriniai ir induktyvieji matavimo keitikliai. Jie kalibruojami linijiniais vienetais. Paklaida siekia iki 50 um/m, skyra 10 |im. Tokios matavimo sistemos jautrios aplinkos utertumui dulkėmis, tepalu, tepimo bei auinimo skysčiu. Todėl jos turi būti gerai apsaugotos nuo aplinkos poveikio ir periodikai valomos. Be to, eksploatuojamos jos dėvisi ir gali prarasti tikslum¹.
Taip pat naudojami keitikliai, susidedantys i sraigto ir verlės bei kampinio matavimo keitiklio, sujungto su sraigtu (7.13 pav., b), nuo kurio priklauso mazgo poslinkis; io poslinkio dydis ir matuojamas.
Trapecinio profilio sraigtas gaminamas i atsparaus dilimui metalo. Jam būdinga didelis matmenų stabilumas, o paviriaus kietumas siekia iki 75 HRC. Kad maiau veiktų aplinkos temperatūros kitimas, sraigtas panardinamas į tepalo voni¹. ių matavimo keitiklių paklaida 450 mm ilgyje siekia iki 6 |j,m, didiausias ilgis - iki 1200 mm.
Lazeriniai interferometrai. Poslinkiams ir atstumams matuoti naudojami lazeriniai interferometrai. Jų veikimo principas paaiki-
namas Maikelsono interferometro schema (7.14 pav.).
Lazerio viesos srautas dalijimo kubu padalijamas į du srautus, nukreipiamus dviem statmenomis kryptimis. Vienas i jų atsispindi nuo nejudamo veidrodėlio, antras - nuo judamojo, susieto su objektu, kurio poslinkis matuojamas. Susitikź kubo skiriamojoje ploktumoje ie koherentiki viesos spinduliai interferuoja. Judant slankiajam veidrodėliui, per diafragm¹ stebimos slenkančios interferencinės juostos. Praslinkusių juostų skaičius proporcingas poslinkio dydiui. Norint jį nustatyti, reikia suskaičiuoti, kiek praslinko juostų. Tai atliekama fotoelementais. Be jų, dar yra signalo stiprinimo, formavimo, stabilizavimo, koregavimo įtaisai. Gali būti ir rod-menų įtaisai. Bangos ilgis nėra kartotinis patogiai praktiniam naudojimui milimetro daliai, pavyzdiui, 0,01 |0.m, todėl naudojamos sudėtingesnės signalų interpoliavimo sistemos.
Kadangi iuose matavimo keitikliuose poslinkio dydis vertinamas pagal lazerio viesos bangos ilgį, o is priklauso nuo aplinkos slėgio, temperatūros ir drėgmės, tai matavimo sistemoje numatyti įtaisai paklaidoms, atsirandančioms dėl ių veiksnių, kompensuoti. Poslinkio matavimo paklaida siekia iki 1 u,m/m ir beveik tiesikai priklauso nuo matuojamojo poslinkio. ių keitiklių skyra gali būti iki 0,01 p.m. Jų tikslumas ir darbingumas, be jau minėtų veiksnių, labai priklauso nuo aplinkos utertumo ir nuo oro srautų judėjimo.
Lazeriniai interferometrai naudojami tiksliuose matavimo ir kitos paskirties įrenginiuose poslinkiams matuoti. Panaudojant papildomus optinius įrenginius, jais galima tiksliai matuoti maus linijinius poslinkius statmenai spindulių krypčiai ir kampinius svyravimus aių, statmenų spinduliams, atvilgiu. Todėl lazeriniai interferometrai plačiai naudojami matavimo įrenginių, metalo apdirbimo staklių mazgų judesių tikslumui tikrinti. Jie yra patogiai jungiami su kompiuteriais, kurie automatikai įvertina, registruoja ir pateikia matavimo rezultatus.
Kampiniams poslinkiams, tiesa, daug rečiau nei linijiniams, matuoti naudojami iediniai lazeriniai interferometrai. Juose lazerio spindulys nukreipiamas udara trajektorija ir skaidomas į dvi prieingas kryptis. Posūkio kampas, analogikai kaip ir linijiniais keitikliais, nustatomas pagal interferencinių juostų poslinkį.
5.3. Virpesių matavimas
Virpesių matavimas yra plati matavimų sritis. Metodai ir priemonės priklauso nuo to, kokių įrenginių, kokie virpesiai, kokie virpesių parametrai ir kokiomis s¹lygomis yra matuojami. Jie yra apibrėiami prie matuojant. Dėl didelės įvairovės visi ių matavimų aspektai negali būti inagrinėti.
Pagrindiniai matuojamieji virpesiai yra sinusiniai. Tai tokie virpesiai, kai matuojamas
svyravimų dydis kinta pagal sinusinį arba artim¹ jam dėsnį.
Paprasčiausias pavyzdys yra virpesiai, atsirandantys sukantis nesubalansuotam velenui (7.15 pav.). Dėl icentrinių jėgų atsirandantys bet kurio jo tako poslinkiai nagrinėjama kryptimi nusakomi artimu sinusiniam dėsniu.
Tačiau mainose, staklėse, varikliuose vienu metu virpesius sukelia daug dirbančių mechanizmų, todėl virpesiai danai esti sudėtingos periodinės formos. Taip atsitinka, pavyzdiui, dirbant keturtakčiam vidaus degimo varikliui. Technikoje taip pat dani neperiodiniai virpesiai, atsirandantys dėl smūgių, kratymo. Tokie virpesiai yra atsitiktinio pobūdio. Minėtų būdingų formų virpesiai parodyti 7.16 paveiksle. Virpesių grafikai taip pat skiriasi priklausomai nuo to, kas yra matuojama -poslinkiai, greičiai ar pagreičiai.
Virpesių matavimo principai ir priemonės
Virpesiams matuoti taikomas kinematinis ir dinaminis matavimo principas.
Taikant kinematinį princip¹ matuojama tiksli judančio kūno momentinė padėtis nejudamoje koordinačių sistemojexlylzl. Tai nustatoma judančio kūno bet kurio tako P koordinatėmis sistemoje xlylz[ ir kampais tarp minėtos sistemos aių ir koordinačių sistemos x1yiz1, susietos su judančiu kūnu, aių (7.17 pav.).
Matuojant dinaminiu principu veikiančiais prietaisais, sukuriama dirbtinė nejudama atskaitos sistema. Tokie prietaisai vadinami inerciniais. Kaip jie veikia, akivaizdiai parodyta 7.18 paveiksle. Prie virpančio kūno tiriamojo tako pritvirtinama liauna spyruoklė, o prie jos galo - inercinė masė. Jei i masė pakankamai didelė, o spyruoklė pakankamai liauna, tai ugesus laisviesiems svyravimams inercinė masė nejudės. Susiet¹ su ja koordinačių sistem¹ bus galima laikyti nejudama ir jos atvilgiu matuoti kūno svyravimus.
Matuojamieji virpesių parametrai priklauso nuo daug s¹lygų: matavimo tikslo, virpesių atsiradimo prieasčių, jų pobūdio ir pan. Tačiau daniausiai yra matuojami ir skaičiuojami ie poslinkių parametrai:
a) momentinės reikmės;
b) didiausių ir maiausių reikmių skirtumai;
c) atsitiktinių dydių charakteristikos: skirs-tinio tankio funkcija, koreliacinės funkcijos;
d) periodinių virpesių pagrindinio svyravimo danis, kitų harmoninių dedamų-
jų daniai, amplitudės, faziniai poslinkiai ir pan.
Tam tikslui uraomi virpesių grafikai ir atliekama jų analizė, t. y. nustatomos minėtos arba kitos atsitiktinių procesų charakteristikos, harmoninė analizė arba kitoks matematinis matavimo rezultatų įvertinimas. Paprastai tai atlieka skaičiavimo įtaisai, įeinantys į prietaisų sudėtį, panaudojant tam tikslui skirtas programas.
Yra daug virpesių matavimo prietaisų klasifikavimo poymių. Čia aptarsime tik pagrindinius i jų. I ių poymių galima susidaryti matuojamasis objektas pagal galimybź turi būti pagamintas i magnetinės mediagos arba padengtas tokia mediaga.
Virpesių poslinkio matavimo keitikliai daugiausia naudojami transporto priemonių, mainų, staklių, jų montavimo pamatų, pastatų ir kt. virpesių amplitudei matuoti. Tokiais prietaisais registruojami kelių, geleinkelio bėgių, emės paviriaus poslinkiai.
Virpesių greičio matavimckeitikliais matuojamas virpesių intensyvumas, kontroliuojami sukrėtimai, susijź su sprogdinimo darbais. Jie plačiai naudojami geologinėje valgyboje. Pagal virpesių greitį sprendiama, kaip mogaus organizmas reaguoja į virpesius.
Turint virpesių pagreičio matavimo keitiklius, galima imatuoti matuojamųjų objektų pagreičius, nustatyti inercijos apkrovas bei po-krypius horizonto atvilgiu.
iems matavimams taip pat naudojami po-tenciometriniai ir talpiniai keitikliai.
Keitikliai, naudojami santykinių virpesių greičiui matuoti, veikia elektrodinaminiu
principu. Labiausiai paplitź keitikliai su virpančiomis ritėmis naudojami ir absoliučiųjų virpesių greičiui matuoti.
5.4. Greičio matavimas
Linijinis greitis v yra ireikiamas nueito kelio s ir laiko t santykiu, t. y.
v = s/t.
Todėl vidutiniam linijiniam greičiui nustatyti gali būti panaudotos linijinių poslinkių matavimo sistemos, kartu fiksuojant laik¹, per kurį tas poslinkis įvyko.
Greičiui matuoti gali būti panaudotas elektromagnetinės indukcijos reikinys. Kaip veikia toks keitiklis, parodyta 7.27 paveiksle. Magnetinis laukas juda nejudamo laidininko atvilgiu. Tarp įtampos U ir magnetinio lauko judėjimo greičio v egzistuoja tiesinė priklausomybė = Blv;
Kampinis greitis co ireikiamas posūkio kampo 0 ir sukimosi trukmės t santykiu:
čia B - magnetinė indukcija; / - laidininko ilgis.
Tokiu principu veikiančio linijinio greičio matuoklio schema parodyta 7.28 paveiksle.
Plačiai yra naudojamas linijinio greičio matavimo metodas įvairiais mechanizmais keičiant linijinį greitį kampiniu ir matuojant besisukančio elemento, pavyzdiui, ratuko, krumpliaračio, sukimosi danį. Tarp sukimosi danio oo ir matuojamo linijinio greičio v yra pastovi priklausomybė. Todėl tokiu būdu linijinį greitį galima matuoti kampinio greičio matuokliu, graduotu linijinio greičio vienetais. Toks principas naudojamas matuoti konvejerio, automobilio greitį, tekstilėje.
Greitis
Sukimosi greitis gali būti nusakomas sukimosi daniu, t. y. pilnų sūkių skaičiumi n per laiko vienet¹:
co = n/1.
is parametras pramonėje, kasdienėje praktikoje vartojamas daniausiai. Sukimosi danis matuojamas įvairios konstrukcijos prietaisais, vadinamais tachometrais, kurių veikimas remiasi įvairiais/fizikiniais reikiniais.
Paprasčiausi yra mechaniniai tachometrai. Beje, jie taip pat gali turėti elektrinius arba pneumatinius keitiklius, todėl tachometrai gali būti panaudoti kontrolei ir valdymui. Patogesni yra elektriniai tachometrai, t. y. tachometrai, kurių iėjimo signalai elektriniai, nes jų signalai paprasčiau apdorojami. Svarbu, kad tachometras nedarytų įtakos matuojamam sukimosi daniui. iuo poiūriu priimtiniausi yra tachometrai, tiesiogiai nesiliečiantys su besisukančiu kūnu ir neimantys i jo energijos arba imantys nedaug. Tokie tachometrai su matuojamuoju objektu susiejami indukciniu, magnetiniu arba fotoelektriniu būdu. Jais gali būti matuojami labai dideli greičiai, labai maų objektų sukimasis. Dar vienas pranaumas - tai galimybė perduoti signalus tam tikru atstumu arba pateikti matavimo rezultatus skaitmeniniu pavidalu.
Daugiausia naudojami dviejų tipų mechaniniai tachometrai: sukuriantys sūkurines sroves ir icentriniai.
Pirmieji i jų turi besisukantį nuolatinį magnet¹, kuris sukuria sūkurines sroves aliuminio diske, sujungtame su rodykle. Sukimo momentas ir rodyklės posūkio kampas yra proporcingi sukimosi daniui. ie tachometrai naudojami nuo 0 iki 100 Hz sukimosi daniui matuoti. Jų santykinė paklaida yra nuo ±1 iki ±0,3%.
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 1608
Importanta:
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved