Измерение линейного перемещения металл. объекта, по принципу металлоискателя Опции

[Andskat]

Здравствуйте!

Я сам не электронщик, к сожалению, но вынужден ставить им задачи, т.к. рынок требует нужные продукты.

Боюсь, что с этой задачей разработчики меня "пошлют", но вдруг кругозор интернета окажется шире. Возможно ли это технически реализовать? Я готов к сотрудничеству.

Мне необходимо контролировать вертикальное перемещение металлической части конструкции относительно горизонтальной (назовем ее неподвижной).

Ультразвук, лазеры, датчики линейного перемещения использовать не получится т.к. всюду грязь (земля, песок и тд).

Я что-то вспомнил металлоискатели и подумал, а нельзя ли попробовать сделать датчик линейного перемещения на этом же принципе.

Вот картинка

https://imgur.com/a/nON9EFJ

Металлическая деталь серого цвета перемещается вертикально. Примерно прикинул расстояния. Электрически обе металлические части (подвижная и неподвижная) связаны между собой и это "земля".

Блок катушек (излучателей) тоже будет покрыт грязью.

Желаемая погрешность измерения перемещения - 3 мм

Прошу прощения, если это кажется бредом

[Stanislav]

Боюсь, что с этой задачей разработчики меня "пошлют", но вдруг кругозор интернета окажется шире.

Не бойтесь, "послать" может только шпана, если задача поставлена грамотно.
А, как я понял, это почти так. Только металл забыли указать, какой.

Мне необходимо контролировать вертикальное перемещение металлической части конструкции относительно горизонтальной (назовем ее неподвижной).

Ультразвук, лазеры, датчики линейного перемещения использовать не получится т.к. всюду грязь (земля, песок и тд).

Я что-то вспомнил металлоискатели и подумал, а нельзя ли попробовать сделать датчик линейного перемещения на этом же принципе.

..............

Прошу прощения, если это кажется бредом

МСМ, это никакой не бред, а единственное приемлемое решение в данном случае.
Если брать в расчёт только бесконтактные датчики.

Желаемая погрешность измерения перемещения - 3 мм

По-моему, опять же, может получиться.
С конкретными картинками торопиться не советую, ибо задача не так уж проста, и потребует исследовательской работы.


--------------------------------------------------------------

Индуктивный сенсор на такую точность придется бесконечно перекалибровывать по месту.

Почему?
Компенсацию по температуре можно сделать, а ещё что?
Я не спорю, просто самому интересно.

...Так что действительно скорее бред.
Я бы думал о 3D магнитометре если у вас рядом нет моторов.

А вот по мне, как раз последнее Ваше предложение соответствует предыдущему.
Магнитные поля меняются в зависимости от почти всего. Пассивный сенсор неприемлем; это я с гарантией могу сказать.

[blackfin]

Компенсацию по температуре можно сделать, а ещё что?
Я не спорю, просто самому интересно.

Магнитное поле Земли:

В среднем интенсивность магнитного поля Земли колеблется от 25 до 65 мкТл (0,25 — 0,65 Гс) и сильно зависит от географического положения[3]. Это соответствует средней напряжённости поля около 0,5 Э (40 А/м)[2]. На магнитном экваторе её величина — около 0,34 Э, у магнитных полюсов — около 0,66 Э. В некоторых районах (магнитных аномалий) напряжённость резко возрастает: в районе Курской магнитной аномалии она достигает 2 Э[7].

Магнитный дипольный момент Земли на 2015 год составлял 7,72·10²⁵ Гс·смі (или 7,72·10²² А·мІ), уменьшаясь в среднем за последние десятилетия на 0,007·10²⁵ Гс·смі в год[11].

Положения всех полюсов постоянно смещаются — геомагнитный полюс прецессирует относительно географического с периодом около 1200 лет.

Следует отметить, что во время магнитной бури возмущения магнитного поля на поверхности Земли имеют величину менее или порядка 1 % от величины стационарного геомагнитного поля, так как последнее варьируется от 0,34 Э у экватора до 0,66 Э у полюсов Земли, то есть приблизительно равно (30–70)·10³ нТл.

Под влиянием магнитного поля Земли детали станка выполненные из магнитномягкой стали будут постепенно намагничиваться.
Если кто-то решит переставить станок сменив направление на Север, то собственная намагниченность станка начнет опять меняться.
Кто-то может положить рядом со станком стальной предмет со своей собственной намагниченностью. Это опять же изменит поле вокруг датчика.

[Stanislav]

Магнитное поле Земли:

Под влиянием магнитного поля Земли детали станка выполненные из магнитномягкой стали будут постепенно намагничиваться.
Если кто-то решит переставить станок сменив направление на Север, то собственная намагниченность станка начнет опять меняться.
Кто-то может положить рядом со станком стальной предмет со своей собственной намагниченностью. Это опять же изменит поле вокруг датчика.

Это всё верно, но относится больше к предложению ув. AlexandrY.
О чём я и написал выше: пассивный способ не годится.

Здесь речь идёт об активном зондаже. Материал не указан, но если взять обычную шелезяку, то в магнитном поле Земли её эффективное мю меняется очень мало для зондирующего поля сравнительно большой величины (>>1Гс).
Более того, есть решения (напр., дифференциальные), где величина этого мю не играет практической роли.
В общем, подождём, что скажет Автор темы.

Вы что, никогда не видели кривую магнитного гистерезиса?

Там магнитная проницаемость меняется в разы:

Где Вы взяли такую картину? Я тоже такую хочу.

Там вот так примерно:
http://helpiks.org/4-22923.html
То есть, линейность в районе умеренных полей весьма высокая.

Но, повторюсь, если мы сильно хотим измерить расстояние до железяки, это не важно.

Вы что, никогда не видели как эта кривая выглядит для частоты отличной от нуля?

Рискну предположить, что ув. blackfin написал немного не по теме. И Ваш вопрос поставит его в тупик.
Извиняюсь, если что.

[_pv]

Здесь речь идёт об активном зондаже. Материал не указан, но если взять обычную шелезяку, то в магнитном поле Земли её эффективное мю меняется очень мало для зондирующего поля сравнительно большой величины (>>1Гс).

Можно вообще задрать частоту, так что вихревые токи магнитное поле внутрь не пустят совсем, и любой проводник, вне зависимости от изначальной проницаемости, будет иметь мю равное 0, хоть железо, хоть алюминий.
Индуктивность (ну или коэффициент трансформации) при изменении положения от этого меняться не перестанет, часть сердечника - воздух с мю=1, часть - проводник мю=0.