Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

System pomiarowy do badania czujników prądu i przemieszczenia liniowego w trybie zdalnym

Furmankiewicz Leszek, Kozioł Mirosław, Rybski Ryszard, Szulim Robert

Przegląd Elektrotechniczny

|

2022

|

R. 98, nr 11

135--138

PL

W referacie przedstawiono koncepcję oraz rozwiązania sprzętowe i programowe dwóch dydaktycznych systemów pomiarowosterujących, pozwalających na zdalną realizację zajęć laboratoryjnych w szkołach ponadpodstawowych i uczelniach technicznych z przedmiotów związanych z techniką sensorową.

EN

The paper presents the concept as well as hardware and software solutions of two didactic measurement and control systems allowing for remote implementation of laboratory classes in secondary schools and technical universities in subjects related to sensor technology.

2

Zmodyfikowany indukcyjny czujnik przemieszczenia w pomiarze ruchu tłoka prasy GTA-10

Nurkowski J.

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2015

|

Vol. 17, no. 1-2

65--73

PL

W artykule zaprezentowano indukcyjny czujnik do pomiaru zmian długości wyposażony w nieruchomy rdzeń ferrytowy. Czujnik jest liniową cewką indukcyjną włączoną w obwód generatora LC. Pomiar zmian długości wynika z pomiaru zmian częstotliwości spowodowanej zmianą indukcyjności cewki odkształcanej osiowo wraz z mierzonym obiektem. Zakres pomiarowy dotyczy zmiany długości cewki poza rdzeniem, czyli w trakcie pomiaru cewka jest dłuższa niż rdzeń. Indukcyjność takiej cewki zmienia się przez zwiększenie jej długości oraz, ze względu na to, że rdzeń przestaje oddziaływać na pole magnetyczne zwojów cewki znajdujących się poza nim. Ta dodatkowa zmiana indukcyjności spowodowana malejącym wpływem rdzenia powoduje, że w porównaniu z podobnym urządzeniem, ale bez rdzenia, gdzie zmiana indukcyjności wywołana jest tylko jej zmianą długości, kilkakrotnie maleje nieliniowość charakterystyki długość-częstotliwość i dodatkowo kilkakrotnie wzrasta czułość przetwornika do rzędu ułamka mikrometra. Zarazem po umieszczeniu rdzenia kilkakrotnie wzrasta indukcyjność czujnika, co z kolei umożliwia zwiększenie pojemności obwodu rezonansowego, co w sumie wydatnie zwiększa stabilność oscylacji przetwornika. Urządzenie zastosowano do pomiaru ruchu tłoka prasy GTA-10.

EN

Paper describes designed by author inductive sensor to measure length changes using induction coli partially surrounding a fixed ferrite core. The sensor is a linear induction coil connected to the LC oscillator, creating a strain- -frequency transducer. During the measurement, coil is longer than the core. If the sensor is stretched its inductance diminishes for two reasons: increase in length and reduction of the impact of the core. This additional change in inductance is caused by decreasing core influence. Such operation principle causes both a few times increase of linearity of the length-frequency characteristic and a few times increase of the sensor sensitivity, to range below micrometer, when compared to a similar device but without a core, where the change in inductance is caused by only the change in length. After placing the core the inductance of the sensor increases several times, which in turn allows to increase the capacity of the resonant circuit, which together significantly increases the stability of oscillation of the transducer.

3

Układ kontroli procesu wtłaczania kół jezdnych lokomotyw i wagonów

Bratek A., Goska J.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2012

|

R. 16, nr 12

196-199

PL

W artykule przedstawiono urządzenie wdrożone w jednym z zakładów naprawy taboru kolejowego, przeznaczone do automatycznego pomiaru i rejestracji charakterystyk dynamicznych zestawów kołowych, używanych w pojazdach kolejowych. Zastosowany zestaw czujników pomiarowych i przygotowane oprogramowanie zapewniają prostą obsługę podczas wykonywania pomiarów, jak również pozwalają na obiektywną ocenę badanych elementów. Część pomiarowa i część sterująca przebiegiem pomiarów zrealizowane są na sterowniku PLC, natomiast archiwizacja danych odbywa się z wykorzystaniem komputera PC.

EN

In the paper we present an installation, put into use in one of the railway vehicles repair companies, to provide automatic measurements and registering of dynamic characteristics of wheelsets used in rolling stock vehicles. The sensor set along with the applied software give ease of operation for measurement capture as well as an objective evaluation of tested elements. The measuring and controlling equipment solution is based on a PLC controller while a PC computer is used to archive measurement results.

4

Inspection and monitoring of engineering structures by means of optical displacement sensors based on interferometry techniques

Łukaszewski D., Sałbut L., Kujawińska M., Dymny G.

Pomiary Automatyka Robotyka

|

2012

|

R. 16, nr 12

87-91

EN

Inspection and monitoring of engineering structures require simple, fast and remote acquisition, processing and visualization of relevant measuring data. Systems which utilize all above requirements are fundamental for Structural Health Monitoring (SHM). All necessary information should refer to safety threshold and sent to end user, who can accurately assess the health of an object in short time and schedule necessary actions in order to prevent accidences. The paper presents the novel approach to optical displacements sensors. Authors describe low-cost in-plane displacement and strain sensors for monitoring in crucial regions of big civil engineering structures (square millimeters area around welds, joints etc.) by means of two interferometry techniques: Grating Interferometry (GI) and Digital Speckle Pattern Interferometry (DSPI). In principle both of the methods applied have their specific requirements and can be used as complementary ones. GI requires specimen grating attached to the flat surface of an object under test, but it is the unique technique which may provide the information about fatigue process and increased residual stresses. DSPI works with a rough object surface, but due to differential measurements cannot be simply used for long time monitoring but to explore the actual behavior of a structure. We present both sensors working separately, but also we propose the technique which enables usage of the DSPI for long time or periodic monitoring by combining it in one sensor with GI in order to increase number of possible applications of the system. Both sensors can be manufactured by using low - cost replication technologies. The paper presents their mechanical and optical design along with laboratory tests of their main modules which are the sensor heads in the form of monolithic (plastic) and cavity waveguides. Finally, the exemplary applications of sensors in laboratory tests and on exemplary frame truss structure are presented and assessed.

PL

Kontrola i monitoring konstrukcji inżynierskich wymaga prostej, szybkiej i zdalnej akwizycji oraz przetwarzania i wizualizacji danych pomiarowych. Systemy spełniające powyższe wymagania są niezbędne do monitorowania stanu technicznego konstrukcji (ang. Structural Health Monitoring - SHM). Dane uzyskiwane przez systemy monitoringu powinny odnosić się do założonych poziomów bezpieczeństwa i być wysłane do końcowego użytkownika, aby mógł on w krótkim czasie ocenić stan obiektu i zaplanować niezbędne działania celem zapobiegnięcia wypadkom. W artykule zaprezentowano nowe podejście do optycznych czujników przemieszczeń. Opisano niskokosztową głowicę interferometryczną wykorzystującą metodę interferometrii siatkowej i cyfrowej interferometrii plamkowej do pomiarów przemieszczenia i odkształcenia w płaszczyźnie. Przedstawiono jej zastosowanie w monitoringu newralgicznych punktów wielkogabarytowych konstrukcji inżynierskich (regiony wokół spawów, połączeń itp.). W pracy przedstawiono również projekt mechaniczny i optyczny czujników oraz testy laboratoryjne ich głównych modułów (falowodowych głowic pomiarowych). Na koniec przedstawiono aplikację opracowanych czujników na przykładowej konstrukcji kratownicowej.

5

Development of wide range displacement sensors based on polarized light detecting technology

Lu X., Li W., Lin Y.

Optica Applicata

|

2011

|

Vol. 41, nr 1

97--108

EN

A series of novel wide range displacement sensors based on polarized light detecting technology is presented. The sensors include a displacement-current comparator and a servo comparison displacement sensor. Special structures and technologies are introduced to the sensor systems to solve the optical problems, such as the nonlinearity, the light source drift etc., and realize wide range measurement. The designing, assembling, and testing results of the prototypes of sensors are described. The testing results of the prototypes show that the novel sensors based on polarized light detecting technology have good linearity, and wide range measuring ability.

6

Temperature-insensitive displacement sensor based on high-birefringence photonic crystal fiber loop mirror

Zhang H., Liu B., Wang Z., Luo J., Wang S., Jia C., Ma X.

Optica Applicata

|

2010

|

Vol. 40, nr 1

209--217

EN

A temperature-insensitive displacement sensor based on high-birefringence photonic crystal fiber loop mirror (Hi-Bi PCFLM) is proposed. Through the measurement of transmission peak wavelength of the Hi-Bi PCFLM, this displacement sensor quantifies the free end displacement of a uniform-strength cantilever beam, on which part of Hi-Bi PCF is pasted. We have theoretically analyzed its operation principle, which is validated by our experimental results. This displacement sensor has the sensitivity of 0.28286 nm/mm and 0.27024 nm/mm over a range from -21 mm to 21 mm for two adjacent peak wavelengths, respectively. Experimental observation indicates that this sensor has good stability through a temperature range from 40 °C to 109.5 °C.

7

Hallotron sensor system for control of robotized total station operations to monitor movements of building structures

Mirek G., Lenda G., Kocierz R.

Geomatics and Environmental Engineering

|

2010

|

Vol. 4, no. 2

89-99

EN

The paper presents a measuring system designed to monitor displacements and deformation of engineering structures. The main concept of the system is a control of ATR type robotized total station operation by specially designed sensors operating on the base of Hall effect and denoting the displacements occurring within the tested object in real time. This allows to quickly detect existing deformations and taking appropriate countermeasures, what is particularly important, e.g. at structure test loading. A specific electronic module of hallotron sensors was designed and built to be utilized within the system. A suitable system control software was also prepared, in order to facilitate the communication of sensors with a computer.

PL

Praca prezentuje system pomiarowy przeznaczony do monitorowania przemieszczeń i odkształceń obiektów inżynierskich. Istotą systemu jest sterowanie pracą zrobotyzowanych tachimetrów typu ATR za pomocą specjalnie zaprojektowanych czujników, których działanie opiera się na zjawisku Halla, rejestrujących zachodzące przemieszczenia na badanym obiekcie w czasie rzeczywistym. Pozwala to na szybkie wykrycie powstających deformacji i przedsięwzięcie środków zaradczych, co może mieć szczególne znaczenie np. przy próbnych obciążeniach. Na potrzeby systemu został zaprojektowany oraz skonstruowany specjalny elektroniczny moduł czujników hallotronowych. Przygotowano również odpowiednie oprogramowanie sterujące systemu, umożliwiające komunikację czujników z komputerem.

8

Bezkontaktowy czujnik przemieszczenia w złożonym układzie pomiarowym charakterystyk elektro-termo-mechanicznych stopów z pamięcią kształtu

Kłapyta G., Kciuk M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2010

|

Vol. 51, nr 11

71-74

PL

Artykuł przedstawia koncepcję oraz opis realizacji praktycznej bezkontaktowego czujnika przemieszczenia, pracującego synchronicznie jako element złożonego systemu pomiarowego, służącego do wyznaczania charakterystyk elektro-termo-mechanicznych aktuatorów ze stopów z pamięcią kształtu. Odkształcenie cięgna jest mierzone za pomocą dwukierunkowego, scalonego, optycznego licznika impulsów. Pomiar odkształcenia jest realizowany synchronicznie z pomiarem innych wielkości - elektrycznych (prąd, napięcie) oraz nieelektrycznych (temperatura). Wartość odkształcenia aktuatora zamieniana jest na sygnał PWMo wypełnieniu proporcjonalnym do liczby zliczonych impulsów. Woltomierz, pracujący w synchronicznym układzie pomiarowym, zarządzanym za pomocą komputera PC poprzez siec GPIB, służy do pomiaru napięcia, którego wartość średnia jest proporcjonalna do wypełnienia sygnału PWM. Cały układ pomiarowy jest sterowany z poziomu programu, napisanego w środowisku LabVIEW.

EN

The paper presents idea and description of practical realisation of non-contact displacement sensor. The sensor is working synchronically in complex measurement system for determining electro-thermo-mechanical characteristics of SMA actuators. Displacement of actuator is measured using bidirectional, integrated optical impulse counter. Measurement process is realised synchronically with measurements of other values: electrical (current, voltage) and non-electrical (temperature). Displacement value of actuator is transferred to PWM signal with width proportional to number of counted pulses. Voltmeter measuring PWM voltage is controlled by PC computer using GPIB network. The whole measurement system is controlled with program in LabVIEW environment.

9

The coreless inductive sensor for strain measurement of rock samples in a pressure cell - some advantages and disadvantages in relation to the electrical resistance strain gauges

Nurkowski J.

Archives of Mining Sciences

|

2007

|

Vol. 52, no 3

311-330

EN

This paper presents a sensor for measuring strains ranging from below 0.1 % to over 50%, which is considered as the one-ply coreless inductor. This sensor is used mainly for measuring the compressibility of rock sampies in a triaxial cell under hydrostatic pressure up to 1 GPa, in the case when it is difficult or impossible to use a resistance strain gauge. Moreover, the paper describes the electronic system working with the sensor and discusses the influence of temperature and high pressure on the sensor properties. To conclude, some problems referring to the application of the referential resistance strain gauge in a pressure cell are discussed.

PL

W artykule przedstawiono indukcyjny bezrdzeniowy czujnik do pomiaru odkształceń materiału a zwłaszcza próbek skał w komorze ciśnieniowej wypełnionej nieprzewodzącą cieczą sprężaną do setek MPa. Omówiono jego konstrukcję, sposób stosowania i przykładowe wyniki pomiarów. Na zakończenie poruszono pewne problemy związane z zastosowaniem tensometrów rezystancyjnych (zwanych dalej krótko tensometrami) do takich pomiarów i skonfrontowano obie metody ze sobą. Pomiar deformacji próbek skał w trójosiowym stanie naprężenia oparty na zastosowaniu tensometrów przyklejonych wprost na próbkę wiąże się z pewnymi problemami kiedy skała jest spękana, porowata, nasycona wodą lub odkształcenia przekraczają kilka procent, ponieważ ciśnienie hydrostatyczne wgniata ścieżkę rezystancyjną w szczeliny, podczas gdy obecność wody może być przyczyną zwarcia. Pewne problemy związane z tensometrami były opisane przez Attingera i Koppela (1983), Hoque'a i in. (1997), Lintona i in. (1988) i Wawersika (1975). Inna metoda oparta na tensometrach przyklejonych na sprężystą taśmę, która jest zamocowana wahliwie do próbki na zaczepach (LDT) jest zalecana do stosowania w stałym ciśnieniu hydrostatycznym (Hoque i in., 1997; Besuene i Desrues, 2001). Ponadto dystans pomiędzy próbką skały a ścianą komory ciśnieniowej może być zbyt mały do zainstalowania takiego przetwornika. Opracowano zatem nową metodę opartą na wykorzystaniu jednowarstwowej, bezrdzeniowej cewki indukcyjnej. Tak wykonany czujnik jest instalowany na próbce badanego materiału; jej odkształcenie powoduje zmianę długości cewki a zatem jej indukcyjności (rys. I). Indukcyjność czujnika razem z pojemnością tworzy elektryczny obwód rezonansowy tranzystorowego oscylatora LC (rys. 2). Zmiana częstotliwości oscylacji jest źródłem informacji o odkształceniu badanego materiału (zmiany indukcyjności są zbyt małe do ich bezpośrednich pomiarów z wystarczającą rozdzielczością). Taki sposób pomiaru jest prosty i niezawodny. Głównym problemem było zredukowanie wpływu temperatury i ciśnienia na czujnik. Dzięki specyficznym właściwościom wysokorezystywnego drutu stalowego użytego do wykonania czujnika jest możliwe ograniczenie wpływu temperatury na częstotliwość, co umożliwiło pomiar odkształceń od O, I % do ponad 50%. Opracowano dwie odmiany czujnika: liniową - montowaną do zaczepów lub pierścieni na próbce - do pomiaru małych odkształceń np. ściśliwości i drugą - toroidalną do pomiaru odkształceń obwodowych np. w teście trójosiowego ściskania próbki walcowej. Czujnik ma małą średnicę zwojów (kilka milimetrów), więc zajmuje niewiele przestrzeni w komorze ciśnieniowej. Brak bezpośredniego kontaktu z badanym obiektem (z wyjątkiem punktów mocowania) w przypadku czujnika liniowego umożliwia osiągnięcie rozdzielczości 0,001 % (kilka mikrometrów). Te właściwości czynią prezentowane czujniki konkurencyjnymi w porównaniu do tensometrów rezystancyjnych. Są one używane do pomiaru odkształceń próbek skał umieszczonych w komorze ciśnieniowej pod ciśnieniem nieprzewodzącej cieczy aż do l GPa. Dokładność pomiaru takim czujnikiem jest limitowana głównie przez niestabilność: 1. indukcyjności i rezystancji czujnika wywołanej zmianami ciśnienia i temperatury w komorze. 2. pasożytniczych pojemności i indukcyjności przewodów łączących czujnik z generatorem - składają się na to przewody wewnątrz i na zewnątrz komory oraz przepusty elektryczne w ścianie komory, na które wpływa zmienna temperatura i ciśnienie. 3. pojemności układu elektronicznego generatora zależnych od temperatury otoczenia i napięcia zasilania. Jakkolwiek można eksperymentalnie określić wpływ ciśnienia i temperatury na charakterystykę czujnika i korygować matematycznie uzyskane wyniki, to korekcja ta jest ograniczona przez dokładność określania charakterystyk korekcyjnych, różnicę bezwładności cieplnej czujnika odkształcenia i temperatury oraz mnogość czynników zakłócających. Lepszym sposobem zwiększenia dokładności pomiaru odkształceń jest użycie czujnika odniesienia. Czujnik ten ma postać identyczną jak czujnik pomiarowy (długość, średnica, liczba zwojów, rezystancja) z tym, że jest zamocowany na próbce materiału o znanej ściśliwości, np. na stalowym wsporniku. Umieszcza się go w komorze ciśnieniowej razem z czujnikiem pomiarowym. Podłączając do oscylatora na zmianę raz jeden raz drugi czujnik za pomocą przełącznika (najlepiej tranzystorowego) otrzymamy względny pomiar odkształcenia badanego materiału ze znacznie zredukowanymi błędami spowodowanymi ciśnieniem i temperaturą. Rysunek 4 przedstawia schematycznie zasadę działania oraz czynniki zakłócające pomiar, natomiast na rysunku 5 pokazano fotografię czujnika odniesienia zamocowanego do stalowego wspornika. Rysunki 6, 7 i 8 przedstawiają rezultaty pomiaru ściśliwości aluminium, soli i łupka uzyskane tą metodą przy użyciu czujnika liniowego. Jako przykład zastosowania czujnika toroidalnego do pomiaru odkształceń poprzecznych (obwodowych) przedstawiono efekty pomiaru odkształceń próbki piaskowca w klasycznym trójosiowym stanie naprężenia w urządzeniu GTA-IO. Próbka jest zabezpieczona osłonami lateksowymi przed kontaktem z naftą, która wypełnia komorę ciśnieniową. Zewnętrzna osłonka lateksowa pod wpływem nafty pęcznieje, nawet jeśli obciska ją ciśnienie nafty rzędu setek MPa. Proces pęcznienia trwa przez cały czas kontaktu osłony z naftą. Prowadzi to oczywiście do błędów pomiaru odkształcenia, bowiem czujnik jest nałożony na osłonki. Ogólnie można stwierdzić, że pęcznienie to jest tym większe im mniejsze jest ciśnienie nafty i dłuższy czas kontaktu z naftą. Wpływ pęcznienia osłonki na wskazania czujnika przedstawia rysunek 11. Rozwiązaniem tego problemu jest wykonanie osłonek z materiału odpornego na naftę (np. na bazie silikonu) lub wypełnienie komory innym płynem, np. olejem silikonowym lub alkoholem. Zastosowanie koszulek termokurczliwych daje również dobre rezultaty, choć dla odkształceń powyżej 20% istnieje obawa ich pęknięcia. Możliwości pomiarowe czujnika toroidalnego w zakresie małych odkształceń przedstawiono na rysunku 12, na którym widać efekty trójosiowego testu piaskowca Tumlin przy ciśnieniu okólnym 50 MPa. Dodatkowa pozioma oś przedstawia odkształcenia w mikrometrach, pozwala to oszacować rozdzielczość pomiaru odkształceń obwodowych na kilka mikrometrów. W pomiarach tensometrami rezystancyjnymi naklejonymi wprost na próbkę, aby zredukować błędy oddziaływania zmiennego ciśnienia i temperatury stosuje się tensometr kompensacyjny, który na ogół jest naklejony na stalową płytkę i umieszczony wewnątrz komory ciśnieniowej. Uzyskuje się wówczas względny pomiar odkształceń skały, odniesiony do ściśliwości płytki kompensacyjnej. Wydaje się jednak, że stal nie jest najlepszym podłożem dla tensometru kompensacyjnego ze względu na około dwukrotnie większą rozszerzalność cieplną w stosunku do skał. W Pracowni Odkształceń Skał Instytutu Mechaniki Górotworu PAN w Krakowie uzyskano lepsze efekty stosując do tego syntetyczny rubin (korund), który miał rozszerzalność i przewodność cieplną zbliżoną do skał. Porównanie pomiaru ściśliwości próbki granitu o średnicy 22 mm i długości 44 mm w przypadku zastosowania kompensacji na płytce stalowej i korundowej wewnątrz komory, a także dla kompensacji umieszczonej poza komorą ciśnieniową pokazano na rysunku 13. Histereza krzywej ściśliwości gdy płytka kompensacyjna jest z korundu jest kilkakrotnie mniejsza niż dla stalowej. Tensometry przed naklejeniem na próbkę skały powinny być wstępnie kondycjonowane ciśnieniem hydrostatycznym. Realizuje się to przez umieszczenie ich na stalowej płytce (bez przyklejania) i nałożenie lateksowych osłonek oraz zanurzeniu w cieczy ciśnieniowej i sprężenie jej do maksymalnej dopuszczalnej dla komory wartości. Efekt tego zabiegu widać na makrofotografii przedstawionej na rysunku 14. Indukcyjne bezrdzeniowe czujniki odkształceń rozwiązały problem badania skał porowatych lub przewodzących, eliminując ryzyko związane z naklejaniem tensometrów rezystancyjnych wprost na próbkę. Mają wysoką czułość oraz bardzo szeroki zakres pomiaru od mikronów do centymetrów. Prostota wykonania, odporność na udary mechaniczne i łatwość mocowania czyni je atrakcyjnym narzędziem pomiarowym. Ciągle udoskonalane są zarówno czujniki, jak sposób ich mocowania oraz współpracujący z nimi oscylator, w efekcie systematycznie rośnie ich dokładność i konkurencyjność względem tensometrów.