Αναβάθμιση της Μέτρησης της Εκκεντρότητας Καλωδίων με Βάση την Ηλεκτρομαγνητική Επαναφορά: Υπερνίκηση της Ταραχής και Ενίσχυση της Ακρίβειας
Ένα βασικό πρόβλημα στη μέτρηση της εκκεντρότητας καλωδίων σε πραγματικό χρόνο είναι η υψηλή ταχύτητα κίνησης του καλώδιου. Αυτό απαιτεί εξοπλισμό μέτρησης χωρίς επαφή που μπορεί να αντιμετωπίσει την ταλαντώσεια του καλώδιου. Οι εκκεντρομέτρες καλωδίων με Χ-άκτινα, με βάση την οπτική μετάδοση εικόνας, μετρούν τις διαστάσεις των πολυεπιπέδων περιγραμμάτων για να υπολογίσουν το γεωμετρικό κέντρο των ηλεκτροδοτικών σωμάτων σε σχέση με την εκκεντρότητα της απομόνωσης. Ωστόσο, έχουν παραδείγματα: βραδεία ταχύτητα μέτρησης (μόνο λίγες φορές ανά δευτερόλεπτο), αυξημένα λάθη λόγω της ταλαντώσειας του καλώδιου και υψηλό κόστος.
1 Αρχή των Εκκεντρομέτρων Καλωδίων Με Βάση την Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή
Τα εκκεντρομέτρα καλωδίων με βάση την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή συνδυάζουν τη μέτρηση του διαμέτρου με οπτικά μέσα και την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή για την ανίχνευση των ηλεκτροδοτικών σωμάτων. Μετρούν το ηλεκτρικό κέντρο του ηλεκτροδοτικού σώματος (καλύτερο από τη γεωμετρική εκκεντρότητα), με υψηλή ταχύτητα χιλιάδων μετρήσεων ανά δευτερόλεπτο. Η ταχύτερη μέτρηση μειώνει την επίδραση της ταλαντώσειας, αντικαθιστώντας τα συστήματα Χ-ακτίνα σε περιπτώσεις χωρίς απαιτήσεις πολυεπίπεδων διαστάσεων.
Τα τρέχοντα εισαγόμενα προϊόντα (σύμφωνα με δημόσιες αρχές) χρησιμοποιούν τέσσερις επαγωγικές περιστροφές για την ανίχνευση μαγνητικών πεδίων (όπως στο Σχήμα 1). Κάποια καθορίζουν το κέντρο του ηλεκτροδοτικού σώματος μέσω ίσης ισχύος σήματος (προσαρμόζοντας το παράθυρο με μοτέρες αν είναι άνιση); άλλα υπολογίζουν το κέντρο του ηλεκτροδοτικού σώματος από την ανιχνευμένη ισχύ σήματος.
2 Έλεγχος Της Ακρίβειας Της Μέτρησης
Η προσαρμογή των μοτέρων περιλαμβάνει έναν διαδικαστικό χρόνο, ο οποίος αναπόφευκτα προκαλεί καθυστέρηση. Αυτό οδηγεί σε ασυγχρονισμό μεταξύ των μετρήσεων της απομόνωσης και του ηλεκτροδοτικού σώματος, δημιουργώντας λάθη καθυστερήσεων - η πιο σοβαρή ταλαντώση του καλώδιου οδηγεί σε μεγαλύτερα λάθη. Στην πράξη, αυτό το πρόβλημα εμφανίζεται: αν συμβεί ταλαντώση του καλώδιου, τα αποτελέσματα μέτρησης της εκκεντρότητας γίνονται ασταθή, με κυμάνσεις που υπερβαίνουν το 1%. Αυτό αντικατοπτρίζει λάθος μέτρησης του εξοπλισμού, όχι την πραγματική κατάσταση του καλώδιου.
Ωστόσο, η κρίση του κέντρου του ηλεκτροδοτικού σώματος με ίση ισχύ σήματος δεν είναι πάντα ισχυρή. Η Νόμος του Biot-Savart λέει: η ένταση της μαγνητικής επαγωγής (B) που ενεργοποιείται από ένα στοιχείο ροής Idl σε κάθε σημείο του χώρου σε απόσταση r είναι:
Αυτός ο τύπος δείχνει ότι η ένταση της μαγνητικής επαγωγής είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης και ανάλογη με την ημίτονο της γωνίας θ, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2.
Βάσει αυτού, γίνεται μια προσομοιωτική υπολογιστική της σχέσης μεταξύ των έντασεων των μαγνητικών πεδίων σε τέσσερα σημεία του χώρου. Για ευκολία, θεσπίζεται ένα μοντέλο όπως στο Σχήμα 3.
Τα σημεία 1, 2, 3 και 4 είναι ορθογώνια και συμμετρικά κατανεμημένα, με O ως κέντρο. Ας ορίσουμε το στοιχείο ροής να κινείται κατά μήκος της μεσαίας γραμμής OP των άξονων 2 και 3. Σύμφωνα με τον τύπο (1), όταν το στοιχείο ροής είναι σε οποιοδήποτε σημείο του OP, ισχύει B1 = B4 και B2 = B3. Έτσι, χρειάζεται να εξεταστεί μόνο η μεταβολή του B1/B2 με ∠θ. Μετά την υπολογιστική, προκύπτει ένα σύνολο δεδομένων και γενικεύεται ένα διάγραμμα σκοντάφτης, όπως στο Πίνακα 1 και το Σχήμα 4.
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 4, η τάση είναι μια μη κανονική καμπύλη. Καθώς ∠&θ αυξάνεται, το B1/B2 πέφτει από 1 σε ~0.268 (ελάχιστο), και στη συνέχεια αυξάνεται ξανά σε 1. Ενώ οι μαγνητικοί πίνακες στα τέσσερα σημεία ισοπεδώνονται, το στοιχείο ροής είναι μακριά από το κέντρο O. Στο διάστημα, κάθε τιμή (εκτός από το ελάχιστο) έχει δύο σημεία - πιο κοντά στο ελάχιστο, τα σημεία είναι πιο κοντά.
Αυτό ισχύει για ένα τετάρτη, και το ίδιο ισχύει για τις άλλες. Λοιπόν, η κρίση του κέντρου του ηλεκτροδοτικού σώματος με βάση τις έντασες των μαγνητικών πεδίων στα τέσσερα σημεία δεν μπορεί να κρίνει την κέντρωση ή να καθορίσει το κέντρο (το μαγνητικό πεδίο είναι ένα διάνυσμα, όχι ένα σκαλάρι).
Επομένως, για την ανάπτυξη ενός καλύτερου εκκεντρομέτρου, πρέπει να αποφύγουμε την τυφλή ακολούθηση των εξωτερικών εταιρειών. Νέα αρχή: μετρήστε τις γωνίες κατεύθυνσης &θ₁, &θ₂ στα P₁/P₂ για να καθορίσετε το κέντρο της πηγής O (Σχήμα 5).
Αυτή η αρχή συνοψίζεται γεωμετρικά ως: Ένα τρίγωνο καθορίζεται μονοσήμαντα από ένα πλευρό και δύο γειτονικές γωνίες. Ενώ αυτό ισχύει, η πρακτική εφαρμογή απαιτεί υψηλή ταχύτητα και ακρίβεια μέτρησης αδύναμων μαγνητικών πεδίων.
Οι ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί καλωδιακοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτικοί ηλεκτροδοτ......
3 Εφαρμογή των Εκκεντρομέτρων Με Βάση την Ηλεκτρομαγνητική Επαγωγή
Οι περισσότερες εισαγόμενες προϊόντα χρησιμοποιούν αισθητήρες κατασκευής κατασκευής. Αυτό το έγγραφο επιλέγει μαγνητοδιαφορικούς αισθητήρες. Οι μικροσκοπικοί αισθητήρες ενσωματώνουν τις μετρήσεις ηλεκτρομαγνητικών και οπτικών στο ίδιο διάστημα (μειώνοντας τα λάθη), με υψηλή συνέπεια μεταξύ των αισθητήρων. Οι μαγνητοδιαφορικοί αισθητήρες βασισμένοι σε λιθογραφία είναι ιδανικοί. Σε αντίθεση, τα εισαγόμενα προϊόντα με αισθητήρες κατασκευής χωρίζουν τις μετρήσεις, θεωρώντας τα τμήματα του ηλεκτροδοτικού σώματος που δεν είναι οπτικά ως ίδια - αυξάνοντας τα λάθη.
Μετρήσεις με βάση τη μαγνητοδιαφορική: 1000/δευτερόλεπτο, ±2% επαναληπτικότητα (100-200nT), ±0.2% για μέση τιμή 1000 μετρήσεων, γραμμικότητα <0.5%. Οι συγκρίσεις με τα εισαγόμενα είναι περιορισμένες (χωρίς δεδομένα).
Η συνδυασμός με ταχεία LED×CCD οπτική μέτρηση επιτρέπει την πραγματικοποίηση της πραγματικής μέτρησης της εκκεντρότητας (Σχήμα 6).
Κατά τη διάρκεια κάθε μέτρησης, τα θέσεις των τεσσάρων σημείων (A, B, C, D) στο επίπεδο της απομόνωσης και η θέση του κέντρου του ηλεκτροδοτικού σώματος P παίρνονται συγχρόνως. Οι εκκεντρότητες στις κατευθύνσεις X και Y και η συνολική εκκεντρότητα υπολογίζονται με τους ακόλουθους τύπους:
Για κάθε μέτρηση, ex, ey, και e υπολογίζονται ως τελικό αποτέλεσμα εκκεντρότητας (σε μέση τιμή επί μια σειρά δειγμάτων). Για να εμφανιστεί η ομοκεντρότητα, χρησιμοποιείτε Ομοκεντρότητα = 1 - Εκκεντρότητα. Δx/&Δ y (αποκλίσεις στις κατευθύνσεις X/Y) επιτρέπουν πραγματικοποίηση πραγματικού χρόνου προσαρμογών της κεφαλής εκστρεβλωτή για αυτόματη διόρθωση της εκκεντρότητας του καλώδιου.
Ταχύτερες ταχύτητες μέτρησης μειώνουν τα λάθη ταλαντώσεων: 1000 μετρήσεις/δευτερόλεπτο επιτυγχάνουν ακρίβεια χιλιοστού. Τα περισσότερα εισαγόμενα προϊόντα (εκατοντάδες μετρήσεις/δευτερόλεπτο) ισχυρίζονται ότι η ακρίβεια της εκκεντρότητας προϋποθέτει κεντρικό ηλεκτροδοτικό σώμα (συμβαδίζοντας με την ακρίβεια του εξωτερικού διαμέτρου, δοθέν ως ±μm απόλυτη τιμή, όχι ποσοστό - μη συμβατό).
3.1 Μέτρηση Διαμέτρου με LED×CCD
Βασισμένη σε τηλεκεντρική οπτική, χρησιμοποιεί φωτοστασία για να δημιουργήσει φωτεινές και σκοτεινές περιοχές CCD. Αλγόριθμοι αναλύουν τις άκρες για να υπολογίσουν τις διαστάσεις. Παγκόσμια εκθέση CCD (συγχρόνη αίσθηση pixel) προκαλεί ταλαντώσεις που προκαλούν την οξύτητα των άκρων (κατακόρυφα - διαγώνια γραμμές), αλλά οι αλγόριθμοι επιλύουν τις άκρες και εξαλείφουν τα λάθη.
3.2 Σημειώσεις στην Οπτική Μέτρηση Διαμέτρου
Όχι το κύριο, αλλά κλειδί: Η μέτρηση της εκκεντρότητας του καλώδιου απαιτεί πραγματικοποίηση οπτικής ανίχνευσης των θέσεων των τεσσάρων κορυφών του επιπέδου απομόνωσης (όχι μόνο διαστάσεις). Οι μεθόδοι μετρήσης με λέιζερ που εξετάζονται με μοτέρες κινδυνεύουν να προκαλέσουν λάθη ασυγχρονισμού. Έτσι, η συγχρονισμός της οπτικής και ηλεκτρομαγνητικής μέτρησης είναι κρίσιμος για την ανάπτυξη του εξοπλισμού.
4 Συμπέρασμα
Το εργαλείο με βάση την ηλεκτρομαγνητική επαγωγή μετρά γρήγορα το ηλεκτρικό κέντρο του ηλεκτροδοτικού σώματος, με χαμηλό κόστος και πλεονεκτήματα. Λύνοντας τα προβλήματα των εισαγόμενων προϊόντων στην ηλεκτρομαγνητική μέτρηση, αναπτύσσεται ένα νέο φωτοηλεκτρομαγνητικό εκκεντρόμετρο καλωδίων (ακρίβεια χιλιοστού). Η τεχνολογία εξελίσσεται - οι μελλοντικές προόδους σε υλικά θα επιτρέψουν υψηλότερη ακρίβεια, ώθοντας την πρόοδο της βιομηχανίας.
