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直接与间接测量轴角的探讨

行业聚焦点中国仪表网2013年07月09日 11:31人气:14154

  常规意义上,你希望直接好直接测量对象位置或速度,但是,限于物理环境或空间实际问题,这可能是一个挑战,特别是当测量轴的角度大于几英寸的直径。传统的做法是间接测量角位置或速度-通常推断轴的位置从其他地方测量。它也可以用电感式传感器。
  
  传统的方法-间接测量
  
  电位器,旋转变压器和光学编码器轴角测量装置是最常见的。电位器提供了一种简单,低成本的解决方案,但不适合恶劣环境下或连续旋转。解析器在艰难的条件下是可靠的,但其成本高,批量的意思是,他们是罕见的国防,航空航天,石油和天然气行业以外。光学编码器是不一样强大的解析器,但被广泛使用的价格,痛感。大部分的光学编码器有一个小(典型值<1/2“直径)输入轴与增量脉冲输出。直通轴版本也有,但通常是有限的孔<2“。在此之上,编码器的价格大幅增加和可用性不断下降。
  
  那么你怎么说,3“或更大的通轴大直径测量角度?传统上,从较大的主轴驱动的一个较小的副轴和副轴的角度的测量。换言之,该角度的主要间接测量或推断出的。多年来,这一直是炮塔,转台,雷达天线,安全摄像机,大型电机,医用扫描仪和望远镜中的方法。作为副轴小,有多种可供选择的旋转编码器。如果主轴的绝对角度(而不是递增)是必需的,那么额外的传动装置或可用于多回转编码器。
  
  间接法的问题
  
  主轴的角度的角度计算出的二次-假设它们的相对旋转成正比。不讲理?如同以往一样,魔鬼在细节上和实践中,也有这种假设的问题。
  
  作为一般规则,如果所需的测量精度<1度,间接测量可能不会可靠地工作-或至少不长。的问题有两个部分-的准确性和可靠性。来自多项因素,在系统的公差叠加的不准确。通过齿轮耦合对于一个系统,这些因素包括,但不限于:
  
  1、编码器的精度。
  
  2、编码器的热膨胀系数-即在输出由于温度漂移。
  
  3、齿轮,轴,轴承,坐骑等的热膨胀差
  
  4、齿轮间隙。
  
  5、齿轮磨损。
  
  6、齿轮轴的同心度。
  
  7、齿轮火车/齿应变与扭矩。
  
  8、轴的同心度。
  
  9、冲击或振动档位的变化。
  
  10、齿位置公差。
  
  11、小学和中学轴中心的公差。
  
  12、在轴中心距的变化-由于加载/轴承间隙的。
  
  13、的润滑的变化-由于数量,种类和粘度。
  
  14、机械摩擦-尤其是静摩擦。
  
  15、影响异物齿轮齿。
  
  16、扭由于在轴的扭矩。
  
  17、轴弯曲。
  
  单靠这些影响可能不是一个主要影响精度。问题出现了,因为所有这些效果堆叠在一起。
  
  在#1是一个常见的​​误解是精确到千分之一的转编码器每转1,000项。不幸的是,分辨率和准确度是不一样的。
  
  为了确保可靠性,大多数工程师都知道,任何机械系统的​​可靠性是成比例的,其零件的数量-特别是可移动部件。齿轮,皮带轮或链系统易受异物。这常常被忽视的工程师,谁想到他们的设备将被指定的信封内,所有服务将开展由技术熟练的人员经常更换挡板和密封操作。
  
  经验表明,这是一厢情愿的想法。异物往往来自意想不到的,有时很奇怪,条件。异物要考虑的是灰尘,沙子,泥土,雨,雪,冰,雹,冷凝,昆虫,啮齿动物,啮齿动物废料,模具,木耳,流氓机械工具,流氓机械紧固件,金属屑,颗粒,咖啡,可乐(具有腐蚀性),花粉,空气传播的种子,植被,水渣,烟/无烟火药残留,昆虫粪便/分泌物,蜗牛,蠕虫病毒,制动/离合器尘,毛发及纺织纤维。牵强?-经验表明,意想不到的异物是可以预料的。
  
  探索新途径-直接测量
  
  作为一般规则,如果一个对象的位置进行精确测量,则测量应在或接近,该对象。直接测量轴角度简化了系统,减少公差叠加。其结果是:提高精度和可靠性。
  
  那么,为什么不是每个人都使用直接测量?究其原因是,直到最近,大口径旋转编码器过于昂贵,细腻,很难适应。环式光学编码器已经存在多年,但价格昂贵,体积庞大,需要仔细安装,很容易有异物失败。同样,大孔或'煎饼'解析器已有多年,但他们的价格,复杂的电源/信号处理和批量使他们不适合最主流的应用。
  
  然而,现在新一代的电感式编码器能够简单,有效和精确的角度测量大直径的轴。这些设备的工作接触解析器相似的原理是一样强大和可靠的。而非焊丝盘或绕组,他们使用印刷层绕组。这些使低调,环形编码器非常适合于大的通轴。与光学同行不同的是,这些设备并不需要精确的安装,电气接口很简单-直流电压,绝对数字数据。这些新一代设备的机械结构简单,根除所有负债。其结果是:一个简单,易于安装,结构紧凑,重量轻,低惯性,准确和可靠的解决方案。
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