4. Вихретоковые датчики перемещения

В состав таких датчиков входит генератор магнитного поля и устройство регистрации, вычисляющая величину индукций вторичных полей с магнитными свойствами. Генератор располагается вблизи перемещающегося объекта, создает вокруг него магнитное поле, которое, вырабатывает вихревые токи, пронизывающие материал объекта, далее они образуют вторичное поле с магнитными свойствами. Данная картина изображена на рисунке 4. Характеристики вторичного поля определяются регистратором, по ним находится расстояние до объекта, чем меньше расстояние до объекта, тем больший магнитный поток будет пронизывать его область, что приведет к увеличению концентрации вихревых токов и индукции, возникающей во вторичной катушке, которую пронизывает магнитное поле. Подобный прием измерения используется и в вихретоковых дефектоскопах, но в отличии от остальных датчиков индуктивного типа на свойства вторичного магнитного поля влияет не само расстояние до объекта, а наличие скрытых дефектов в его внутренней структуре. Такой метод предполагает, что датчик будет расположен на незначительном расстоянии от объекта, но он определяет перемещения только тел с металлической кристаллической решеткой.

Рисунок 4 – Вихретоковый датчик перемещения

Первостепенной областью использования вихретоковых измерителей является контроль осевого смещения и поперечного биения валов больших турбин, компрессоров, электромоторов, в которых используются подшипники скольжения. Применение для этих целей датчиков скорости и ускорения, хотя и допустимо, но неоправданно, поскольку из-за слабого отклика на низких частотах (<10Hz) и значительного поглощения вибрации массивным корпусом установки, результат будет иметь большую погрешность. Вихретоковый метод напротив обладает поразительной точностью, поскольку не только не имеет нижнего предела по частоте, но и не требует математической обработки результатов измерения ввиду прямого соответствия выходного сигнала текущему смещению вала или измерительного буртика относительно корпуса.

5. Ультразвуковые датчики перемещения

Ультразвуковые датчики работают по принципу радара – регистрируются отраженные волны, поэтому датчик выполнен из приемника ультразвуковых волн и регистратора. Схема ультразвукового датчика представлена на рисунке 5. Конструкция выполнена в герметичном корпусе из диэлектрического материала. Нахождение задержки по времени между моментами передачи и считывания ультразвукового импульса дает возможность измерять расстояние до внешней части объекта с максимальным показателем, доходящей до десятых долей миллиметра. Вместе с оптическими, ультразвуковые датчики на данный момент являются самыми универсальными, не имеющих конкурентов, и высокоэффективным бесконтактным методом измерения. Такой принцип используется для обнаружения дефектов в структуре объекта, с подобной задачей лучше всех справляются ультразвуковые дефектоскопы.

Рисунок 5 – Ультразвуковой датчик перемещения

6. Магниторезистивные датчики перемещения

В современных магниторезистивных датчиках перемещения применяется зависимость, как это обычно происходит, электронного сопротивления, как многие выражаются, магниторезистивных пластинок от направления и величины индукции наружного поля, состоящего из магнитных 17 линий. Датчик, обычно, выполнен из магнитного материала с постоянными свойствами и электронной схемы, содержащей соединенные по мостовой технологии магниторезистивные материалы в форме пластинок и источник неизменного напряжения. Ознакомиться с схемой можно по рисунку 6. В исследуемом датчике можно подчеркнуть то, что интересующий объект, выполненный из ферромагнитного материала, передвигаясь в магнитном поле, преобразуется в другую его конфигурацию, в итоге чего также меняется отношение напряжение на ток пластинок, и, известная всем, мостовая схема засчитывает рассогласование, по величине которого можно сказать насколько переместился объект.

Физическая суть эффекта заключается в следующем. При нахождении полупроводникового элемента с протекающим током в магнитном поле, на электроны действуют силы Лоренца. Эти силы вызывают отклонение движения носителей заряда от прямолинейного, искривляют его и, следовательно, удлиняют его. А удлинение пути между выводами полупроводникового элемента равносильно изменению его сопротивления.

В магнитном поле изменение длины «пути следования» электронов обусловлено взаимным положением векторов намагниченности этого поля и поля протекающего тока. При изменении угла между векторами поля и тока пропорционально изменяется и сопротивление. Таким образом, зная величину сопротивления датчика можно судить о количественной характеристике магнитного поля.

Рисунок 6 – Магниторезистивный датчики перемещения