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          創新的線性傳感器測量方法與應用

          發表時間:2021-06-18 18:04【 閱讀量:-

            LVDT位移傳感器存在許多安裝選項。如果需要,線圈組件可以連接到被測量,而推桿連接到固定點??梢圆捎酶鞣N機械聯動裝置,以便核心運動可能大于或小于被測量的運動。

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            LVDT裝置更適合拉伸測試測量


            在對材料進行拉伸測試以確定其彈性模量時,有必要準確了解施加的載荷以及材料在該載荷下拉伸的距離。傳統上,這些參數分別使用稱重傳感器和LVDT位移傳感器準確測量。在后一種情況下,帶有位移傳感器的引伸計直接連接到被測樣品。


            這種方法有兩個明顯的缺點:


            必須為每個樣品設置引伸計,并傾向于限制對它的訪問。


            如果樣品被測試到斷裂點,突然的沖擊會損壞換能器。


            這些缺點可以通過使用具有LVDT測量傳感器移動與精密加工的“楔形”傳輸機構接觸的鉆機來避免。


            使用這種替代方法,測量線性傳感器固定在樣品固定夾上,樣品固定夾隨著材料的拉伸而移動。當測量換能器傳感頭沿楔形斜面向上移動時,垂直運動被轉換為換能器芯的成比例的水平運動。來自換能器的線性電壓輸出信號被饋送到數字電壓表或類似的測量設備,可以參考傾斜表面的角度進行校準,以直接和精確地測量材料在負載下的伸長率。


            由于測量傳感器的精密球尖沿斜面的光滑加工表面自由移動,并且由于傳感器軸在精密軸承中運行,因此不會發生傳感器軸的側向應力。通過使用相對于行進方向的非常小的傾斜角進一步確保了這一點,這也允許使用小行程傳感器;換能器磁芯的水平移動可以比垂直移動的距離小10倍之多。


            測量傳感器具有高精度線性輸出,即使是小行程,因此測試樣品伸長率的校準測量也非常準確。對于非常小的伸長率,例如在高載荷下小于1 mm,使用線性位移傳感器的引伸計會稍微準確一些。然而,測量換能器裝置更適用于大多數應用,尤其適用于測試軟金屬、塑料和橡膠等可大幅拉伸而不會斷裂的材料。


            由于測量傳感器固定在夾具的側面,因此不會妨礙接觸測試樣品。也不需要每次將新樣品放入試驗機時都進行設置。如果樣品破裂,換能器尖端只會沿斜面更快地移動,而不會造成損壞。整體設計非常緊湊。

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            傳感器可根據材料厚度的變化進行整形


            工業測量傳感器通常用于檢查制造的板材(例如紙張或金屬)的厚度是否保持在指定的公差范圍內。當被測量產品的輪廓涉及幾種不同的厚度時,例如復雜的擠壓,可以設計一個測量裝置,結合多個線性傳感器來監測各種尺寸。在這一想法的進一步變體中,LVDT型測量傳感器已內置于設計用于測量天然制造材料(加工動物皮)的不同厚度的鉆機中。然后使用這些輪廓測量來構建完整皮膚的圖片,以便可以從中切割出厚度均勻的區域并充分利用;最薄的皮革可能被選作手套,


            與厚度均勻的板材一樣,皮膚在基本上兩個輥之間通過以進行厚度測量,這兩個輥都可以圍繞它們的軸自由旋轉。下滾輪固定在其垂直平面上,為測量提供基準。另一個可以垂直移動以跟隨材料的上表面,它離開基準面的距離(即材料的厚度)由測量換能器測量。然而,為了適應不同厚度的皮膚,在這種情況下,上輥在其寬度上被分成十六個單獨的部分。


            每個部分都被彈簧加載到一個共同的支撐軸上,該軸設置在基準輥上方的固定距離處。當蒙皮在滾輪之間通過時,上滾輪的部分通過彈簧與材料表面保持正接觸,但它們能夠隨著蒙皮厚度的變化而上下移動。一個單獨的LVDT測量傳感器專用于每個滾筒部分,并監測該點皮膚厚度的變化。為了避免傳感器傳感頭的任何側向應變,這可能是由于與旋轉輥的直接接觸而引起的,垂直位移通過一個樞轉的扁桿以機械方式傳遞到傳感器,該扁桿的自由端位于輥子的頂部(見側視圖)。

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            來自換能器的電壓輸出信號在測量設備上進行校準,以考慮這樣一個事實,即具有這種布置的換能器頭移動的距離與輥部分的實際垂直移動略有不同。上輥支撐軸的高度設置為適合平均皮膚厚度。滾輪部分的數量和寬度設計為適合預期的最寬皮膚。當皮膚在滾輪之間通過時,記錄的測量值給出了沿每個換能器線變化的皮膚厚度的精確指示。


            整個皮膚的“輪廓圖”顯示了不同厚度的區域,它是通過在計算機中處理線性傳感器輸出信號并呈現結果數據而生成的??梢允褂妙伾a或單色色調來闡明不同厚度的區域,就像在法線地圖上表示不同的土地高度一樣。


            可以輕松識別所需厚度的任何皮膚部分,以制造特定物品,從而促進圖案的定位并以最小的浪費優化材料的使用。


            使用線性位移傳感器測量壓力和負載


            與合適的力敏感設備(例如金屬膜片或校驗環)結合使用,線性位移傳感器可以提供高度準確和穩定但成本相對較低的壓力和負載測量方法。


            隔膜系統的一種應用是測量安全殼內的壓力,例如開發和測試期間的發動機氣缸體壓力。安裝在檢測環內,位移傳感器可以提供優于應變計的優勢,用于測量非常小的負載或可能存在沖擊負載的情況。通常,回旋金屬膜片內置于加壓容器的壁中并在壓力下偏轉。隔膜厚度和靈敏度的設計適合壓力范圍。

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            LVDT線性傳感器與振膜成直角安裝,其核心延長桿連接到圓盤的中心。線性傳感器可用于高達600°C的工作溫度。


            或者,對于高溫,可以使用不與隔膜接觸的接近傳感器。振膜的任何彎曲都會被傳感器的輸出電壓信號反映出來。一個簡單的微芯片可以通過加壓到一個已知的高壓和一個低壓來進行校準,因為圓盤的運動與中心的壓力呈線性關系。由此產生的低成本、簡單的壓力傳感器具有高度的可重復性和可靠性。


            在某些應用中,將線性位移傳感器結合到檢測環中使負載測量系統具有明顯優于應變計的優勢。在實際運動很少的情況下工作,應變計往往很僵硬,對非常小的負載不敏感。另一方面,檢測環是一種相對松軟的梁,能夠在負載下更自由地移動——只是相對而言,因為移動的距離需要小于整體行程,例如線性傳感器的±0.5 mm。因此,該系統對輕負載更敏感。


            雖然證明環會彎曲,但實際上它比應變計更堅固和更有彈性.當載荷被快速施加和移除時,應變計的剛度具有優勢,因為剛度系統提供高頻響應。但是,如果應變片ºº承受高沖擊載荷,則它很容易過載。另一方面,檢測環可以移動得更遠以吸收沖擊載荷而不會產生不利影響。

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            使用LVDT傳感器進行計數


            通過基于線性傳感器的簡單設計原理,可以實現對鈔票或需要絕對數值精度的類似紙張項目的高速計數。這些高靈敏度LVDT傳感器輸出的電壓信號可用于:高速單獨計數鈔票;檢測兩個或多個音符何時一起計數;識別錄音修復;指示筆記何時折疊;并在紙幣的一部分丟失時提醒操作員。


            在典型的機器設計中,鈔票被送入兩個旋轉輥之間,其中一個在固定軸承中運行,而另一個能夠線性移動以改變它們之間的間隙。后一個滾筒通過適當的載荷與鈔票保持可靠接觸。微型線性傳感器安裝在該可移動滾筒的每一端,以測量鈔票通過間隙時的線性位移。


            因此,當一張鈔票在滾輪之間通過時,LVDT磁芯的位移量等于鈔票的厚度,這會為兩個傳感器產生相應強度的電壓輸出信號。該信號僅在鈔票在滾輪之間通過時持續,從而產生可用于電子計數的脈沖輸出。兩個音符一起通過將使持續信號強度加倍,依此類推。


            其他應用


            動力渦輪機:世界各地發電廠的發電渦輪機應用使用線性可變差動傳感器作為位置傳感器和信號調節器,以提供必要的運行功率。電感式或LVDT類型的位置傳感器所需的交流電壓和頻率無法從電源線獲得。


            液壓:線性位置傳感器用作液壓蓄能器中的電荷傳感器、惡劣環境中的特殊外部傳感器,對振動和沖擊具有高抗擾度,并且包括我們傳感器能力范圍內的所有行程長度。如果您需要更長的行程長度,請致電我們在OMEGA的專業工程人員,以獲取定制設計信息。


            自動化:LVDT自動化應用利用密封的尺寸測量探頭在您的研發實驗室、制造車間之外執行,并進入工廠自動化、過程控制環境、TIR測量和工業測量的惡劣環境工作條件。


            飛機:大多數航空航天/飛機應用使用微型或超微型位置傳感器。它們是電纜驅動的位移傳感機制。歐米茄可以為商用飛機、太空、航空和太空棲息地環境系統開發精密產品。產品安裝在固定位置,位移電纜連接到起落架或副翼等移動物體上。當發生移動時,電纜會縮回和拉出。根據信號調節和安裝系統,電氣輸出將指示各種速率、角度、長度和運動。


            衛星:考慮在衛星技術及相關領域的應用,除了衛星生產外,航天器、貨機、軍用戰斗機、無人機、實驗飛機、導彈、核反應堆、飛行模擬器或高速鐵路都需要位置傳感器。


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