Инвентарь | Принцип работы широко используемого датчика наклона
Датчики наклона также называют инклинометрами, уровнями и инклинометрами. Они часто используются для измерения горизонтального угла системы. Раньше это был простой пузырьковый уровень. С развитием автоматизации и электронных измерительных технологий количество типов датчиков наклона постепенно увеличивается. По принципу работы их можно разделить на три типа датчиков наклона: «твердотельный маятник».
1. Твердотельный маятниковый датчик угла наклона Твердотельный маятник широко используется в проектировании сервосистем с уравновешенной силой. Как показано на рисунке, он состоит из маятника, циклоиды и кронштейна. Под действием силы тяжести G и силы натяжения маятника T результирующая внешняя сила F = ΔG sinθ Δmg sinθ. При этом θ — угол между циклоидой и вертикалью. При измерении в малом диапазоне углов можно считать, что между F и θ существует линейная зависимость, и на этом принципе основан датчик наклона тензометрического типа. 2. Датчик наклона жидкостного маятника Принцип работы жидкостного маятника заключается в том, что в стеклянный корпус помещена проводящая жидкость, к которой снаружи подключены три платиновых электрода, параллельные друг другу и расположенные на равном расстоянии, как показано на рисунке. Когда корпус находится в горизонтальном положении, электроды погружаются в проводящую жидкость на одинаковую глубину. Если между двумя электродами подать переменное напряжение одинаковой амплитуды, между ними образуется ионный ток, и жидкость между электродами эквивалентна двум резисторам RI и RIII. Если жидкость качается горизонтально, то RI = RIII. При наклоне стеклянной оболочки проводящая жидкость между электродами становится неравномерной, и глубина погружения трех электродов в жидкость также изменяется, но глубина погружения среднего электрода остается практически неизменной. Если глубина погружения левого электрода мала, то количество проводящей жидкости уменьшится, количество проводящих ионов уменьшится, а сопротивление RI увеличится. На противоположном полюсе количество проводящей жидкости увеличится, количество проводящих ионов увеличится, а сопротивление RIII уменьшится, то есть RI > RIII. И наоборот, если направление наклона противоположное, RI
В устройствах с жидкостным маятником также происходит изменение показаний тензометра в зависимости от положения жидкости, что приводит к изменению выходного электрического сигнала и изменению угла наклона. На практике, помимо этого типа, существует также «жидкостный маятник», который оставляет пузырек в электролитном растворе. При наклоне устройства пузырек перемещается, изменяя емкость и вызывая «жидкостный маятник». 3. Инерциальный датчик маятникового типа Инерциальный элемент типа «газовый маятник» состоит из замкнутой полости, газа и нагревательной проволоки. Когда плоскость полости наклонена относительно горизонтальной плоскости или полость подвергается ускорению, сопротивление нагревательной проволоки изменяется, и это изменение сопротивления является функцией угла q или ускорения, поэтому элемент также обладает маятниковым эффектом. Изменение сопротивления нагревательной проволоки вызвано обменом энергией между газом и нагревательной проволокой. Чувствительный механизм инерциального устройства типа «газовый маятник» основан на передаче энергии в замкнутой полости. В замкнутой полости находятся газ и нагревательная проволока, причем нагревательная проволока является единственным источником тепла. При подаче энергии устройство нагревает газ. Основной формой теплообмена является конвекция. Основным чувствительным элементом устройства обнаружения газового маятника является нагревательная проволока. Через нагревательную проволоку протекает электрический ток, и она выделяет тепло, поддерживая определенную температуру. Температура нагревательной проволоки выше температуры окружающего газа, и кинетическая энергия увеличивается, поэтому газ течет вверх. В состоянии равновесия, как показано на рисунке 4(а), нагревательные проволоки находятся в одной горизонтальной плоскости, и восходящий поток воздуха проходит через них с одинаковой скоростью, то есть V1u003dV1'. В это время поток воздуха оказывает одинаковое воздействие на нагревательные проволоки, как показано в уравнении (7). Видно, что ток, протекающий через нагревательную проволоку, также одинаков, и мост находится в равновесии. Когда замкнутая полость наклонена, высота нагревательной проволоки относительно горизонтальной плоскости изменяется, как показано на рисунке 4(б), поскольку поток газа в замкнутой полости непрерывен, поток горячего воздуха проходит через нижнюю часть последовательно во время восходящего движения. И верхняя нагревательная линия. Если пренебречь потерями энергии при преодолении силы тяжести во время подъема газа, то поток воздуха, проходящий через верхнюю нагревательную проволоку, уже обменялся теплом с потоком воздуха через нижнюю нагревательную проволоку, поэтому скорость потока воздуха при прохождении через две нагревательные проволоки будет различной. В этот момент V2¢>V2, поэтому токи в двух нагревательных проволоках также изменяются соответственно, поэтому мост теряет равновесие и выдает электрический сигнал. Выходной электрический сигнал различен при изменении угла наклона. Сравнение характеристик маятников в твердом, жидком и газообразном состояниях Что касается датчиков наклона, основанных на принципах работы твердотельных, жидких и газообразных маятников, то они обладают своими преимуществами. В гравитационном поле чувствительной массой твердотельного маятника является масса самого маятника, чувствительной массой жидкостного маятника — масса электролита, а чувствительной массой газообразного маятника — масса газа. Газ — единственное движущееся тело в герметичной полости. Его масса мала, а инерционная сила, возникающая при сильном ударе или высокой перегрузке, также невелика, поэтому он обладает высокой способностью противостоять вибрации или ударам. Однако управление движением газа — более сложная задача, на которую влияет множество факторов, и его точность не может соответствовать требованиям военных систем вооружения. Датчик наклона твердотельного маятника имеет четко выраженную длину и центр маятника, а его механизм в основном аналогичен механизму акселерометра. На практике существует множество типов изделий, таких как электромагнитные маятники, которые обладают высоким диапазоном измерений, точностью и устойчивостью к перегрузкам, и широко используются в системах вооружения. Датчик наклона жидкости занимает промежуточное положение, но система стабильна и широко используется в высокоточных системах, и большинство отечественных и зарубежных изделий относятся к этому типу. В настоящее время датчик наклона стал незаменимым и важным измерительным инструментом в таких областях, как строительство мостов, прокладка железных дорог, гражданское строительство, бурение нефтяных скварок, авиация и навигация, промышленная автоматизация, интеллектуальные платформы и механическая обработка.
Компания Hunan Rika Electronic Tech Co.,Ltd готова засучить рукава и отправиться в неизведанные места, сочетая в себе бесстрашие и оптимизм.
Компания Hunan Rika Electronic Tech Co., Ltd стремится поставлять потребителям и своим клиентам продукцию высочайшего качества и занимать лидирующие позиции в отрасли в области OEM-решений для сенсорных технологий.
С этим связано множество преимуществ.
Специалисты с различными техническими навыками используют сенсорные решения в самых разнообразных областях применения.
Наблюдение за работой и управлением компанией Hunan Rika Electronic Tech Co.,Ltd, а также потенциальная возможность получить от нас наставничество, в значительной степени помогут клиентам лучше понять нашу компанию.
