Влияние эксплуатационных факторов на параметры и работоспособность датчиков линейного перемещения

В связи с этим у проволочных потенциометров увеличиваются коэффициенты трения между подвижным контактом и обмоткой, увеличивая тем самым нагрузку на привод и ускоряя процессы износа. Повышенное н пониженное атмосферное давление. Повышенное до 3 атм барометрическое давление не оказывает существенного влияния на работу потенциометров, находящихся как в воздушной среде, так н в среде инертных газов. При пониженном атмосферном давлении снижается электрическая прочность воздуха, в результате чего создается опасность поверхностных перекрытий и пробоя воздушных промежутков (между выводами, между выводами и корпусом.

подвижным контактом и осью и т. п.). находящихся пол различным напряжением. В условиях низкого давления практически отсутствует теплообмен за счет конвекции воздуха и теплопроводности через газовую среду. Тепловой режим работы нарушается и фактически температура нагрева потенциометра может превысить допустимую. Поэтому рекомендуется при пониженном атмосферном давлении снижать электрическую нагрузку. Кроме того, при глубоком вакууме в поверхностных слоях твердых материалов возможна сублимация (возгонка) легколетучих компонентов. В результате чего могут изменяться их свойства: прочность, пластичность и усталостные характеристики. Давление и влажность окружающей средыоказываютзначительное влияниена функционирование струнных датчиков.

Влияние давления и влажности окружающей среды на колебания струн сводится к изменению присоединенной массы воздуха, колеблющейся вместе со струной и изменяющей ее частоту. Как известно из теории колебаний, присоединенная масса для круглой струны определяется как реактивная часть сопротивления излучения. Так как плотность среды, в которой колеблется струна, зависит от давления и влажности, ее изменение характеризует влияние атмосферного давления и влажности на частоту струнных датчиков. 4, стр.

330]Ленточные струны имеют значительно большую присоединенную массу. При понижении давления окружающей среды увеличивается добротность струн. По экспериментальным данным, для ленточных струн добротность увеличивается в 1,5−2 раза при понижении давления окружающей среды с 760 до 1 мм рт. ст., а частота резонансных колебаний увеличивается на 0,1%.Ёмкостной датчик прост по конструкции и представляет собой один конденсатор с переменной емкостью. К его минусам относится значительное влияние внешних факторов, таких как влажность и температура. Для компенсации указанных погрешностей применяют дифференциальные конструкции. Недостатком таких датчиков по сравнению с одноемкостными является необходимость как минимум трех (вместо двух) экранированных соединительных проводов между датчиком и измерительным устройством для подавления так называемых паразитных емкостей.

Однако этот недостаток окупается существенным повышением точности, стабильности и расширением области применения таких устройств. При применении емкостных выключателей важно защититься от ложных срабатываний, которые могут быть вызваны, например, атмосферными осадками (налипание снега), технологическими жидкостями и др. Для борьбы с нестабильностью работы датчиков при изменении давления и влажности окружающей среды рекомендуется герметизировать датчики, внутренние полости заполнять инертным газом, а для особо точных датчиков внутреннюю полость вакуумировать. Влияние вибрации и ударных нагрузок

При эксплуатации струнных датчиков часто приходится сталкиваться со случайными вибрациями, имеющими определенную спектральную плотность возмущения. Эти вибрации приводят к искажению выходного сигнала датчика, вызывая его паразитную модуляцию, и даже могут вывести датчик из строя. 4, стр. 330]В связи с высокой добротностью струнных резонаторов на частоте вибрации, совпадающей с резонансной частотой струны, наблюдаются сбои при превышении энергии, подводимой к струне от механического воздействия вибрации, по сравнению с энергией, подводимой от источника питания. Для снижения реакции датчика на воздействие вибрации необходимо уменьшать длину струны, повышать собственную частоту струны и упругого элемента датчика. Сильную зависимость от вибраций и ударных нагрузок имеют и индуктивные датчики. Это обусловлено тем, что при деформации ферромагнетиков также изменяется их магнитная проницаемость. 1, стр.

32]Влияние электромагнитных возмущений среды

На работы индуктивных датчиков влияние могут оказывать электро-магнитные возмущения среды. Возникает из-за индуцирования ЭДС в обмотке датчика внешними полями и из-за изменения магнитных характеристик магнитопровода под действием внешних полей. В производственных помещениях с силовыми электроустановками обнаруживаются магнитные поля с индукцией Тл и частотой в основном 50 Гц. Поскольку магнитопроводы индуктивных датчиков работают при индукциях 0,1 — 1 Тл, то доля от внешних полей составит 0,05−0,005% даже в случае отсутствия экранирования.

Введение

экрана и применение дифференциального датчика снижают эту долю примерно на два порядка. Ёмкостные и индуктивные датчики не чувствительны к статическим магнитным полям. 4, стр.

333]. Нагрузка потенциометров электрическим током ускоряет процесс старения. При этом в большинстве случаев увеличение электрической нагрузки больше способствует старению, чём соответствующее повышение температуры окружающей среды. Причиной тому являются локальные перегревы в резнстнвном элементе и переходных контактах, превышающие среднюю температуру нагрева потенциометра. Электрические нагрузкинегативно воздействуют на электромагнитные датчики. Причем, если нагрузка незначительна, то происходит нагрев, сплавление, миграция материала, химические реакции, электрическая эрозия, электрический пробой, изменение сопротивления контактов датчика. Если нагрузка значительна и проявляется в появлении электрической дуги, то происходит плавление контактов, износ, холодная сварка контактов, увеличение сопротивления контактов. Влияние радиации

Радиация вносит помехи в работу фотодатчиков. Датчик на основе фотоэффекта главным образом деградируют за счет объемных радиационных дефектов, создаваемых при смещении атомов их кристаллической решетки. Такие приборы испытывают значительную деградацию при облучении высокими уровнями потоков нейтронов и протонов. Излучения, вызывающие в основном ионизационные эффекты, не приводят к значительной деградации параметров датчиков. Установлено, что некоторые классы потенциометров весьма чувствительны к воздействию ионизирующих излучений. Это, к сожалению.

ограничивает их применение в радиоэлектронной аппаратуре и автоматических системах, которые используются в конструкциях ядерных реакторов или могут оказаться в зоне действии проникающей радиации. Степень изменения параметров потенциометра определяется видом и физическими характеристиками воздействующих ионизирующих излучений и физическими характеристиками материалов, из которых сделан потенциометр. Радиационная стойкость потенциометра оценивается по изменению номинального сопротивления, по увеличению проводимости оснований, покрытий н кожухов (изготовленных из изоляционных материалов), по пробою в изоляционных материалах, по изменению контактного сопротивлении и т. п. [3, стр.

42], [5, стр.

70]. Заключение

Как видно учёт влияния условий функционирования очень важен для правильного применения большого многообразия датчиков. Учет особенностей конструирования и условий применения датчиков является обязательным для всех современных САУ. Примеры использования датчиков линейного перемещения в зависимости от их принципов действия и особенностей приведены в таблице ниже. 6], [7]Тип датчиков

ПрименениеКосмос

Конструкции ядерных реакторов

ПоездасамолётВысокотемпературное производство

В ближней зоне высоковольтных линий передач

Водоочистительные станциипотенциометрические—+—±индуктивные+±+—+магнитные++++—+ёмкостные++±+—лазерные+++—±фотоэлектрические±+++++струнные+—-+±Использованные источники1. Михеев В. П., Просандеев А. В., Датчики и детекторы, М, МИФИ, 2007, 172 с.

2. Под редакцией Готры З. Ю., Датчики, справочник, Львов, «Каменяр», 1995, 313 с.

3. Четвертков И. И., Коросько Н. М. Потенциометры, М.: Сов. радио, 1978, 64 с.

4.Под ред. Е. П. Осадчего. Проектирование датчиков для измерения механических величин, М.: Машиностроение, 1979., 471 с.

5. Маханько А. А., Маханько А. В. Элементы и устройства систем управления, Казань, КГТУ им. А. Н. Туполева, 2009, 218 с.

6. Уолт Кастер. Датчики положения и перемещения, Спб, Автекс, 1997, 26 с.

7. Алейников А. Ф. Датчики. Перспективные направления развития. Новосибирск, НГТУ, 2001, 173 с.