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.

[Stanislav]

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.

Да, наверное.
Только тут проводящая грязь, и прочие нюансы...
Вопщем, думаю, задача решаемая. Вопрос лишь в ресурсах/затратах на исследования.
Почему-то на это средств никогда не находится, а нужно готовое решение, "здесь и сейчас".
Так никуда не уедем, а если уедем, то недалеко, и не в ту сторону...

[prig]

...
Вопщем, думаю, задача решаемая. Вопрос лишь в ресурсах/затратах на исследования.
Почему-то на это средств никогда не находится, а нужно готовое решение, "здесь и сейчас".
Так никуда не уедем, а если уедем, то недалеко, и не в ту сторону...

Зато стоит уломать кого-нибудь на финансирование такой бодяги, и можно годика 3 повторять одно и то же:
"Еще десять тысяч вёдер воды, синьор, — и золотой ключик у нас в кармане!"

Приходилось мне наблюдать со стороны исследования на тему индуктивных датчиков расстояния/перемещения. Это реально песня.
Подборы частот, калибровка, таблицы термокомпенсации и т.п. и т.д. И весьма посредственные, негодные х-ки на выходе.

Так что, такая Ваша уверенность в решаемости этой задачи не совсем понятна. Какой-либо весомой технической аргументации Вы таки не привели.
Святая вера в то, что были бы деньги, и всё решаемо?

[Stanislav]

Зато стоит уломать кого-нибудь на финансирование такой бодяги, и можно годика 3 повторять одно и то же:
"Еще десять тысяч вёдер воды, синьор, — и золотой ключик у нас в кармане!"

Приходилось мне наблюдать со стороны исследования на тему индуктивных датчиков расстояния/перемещения. Это реально песня.
Подборы частот, калибровка, таблицы термокомпенсации и т.п. и т.д. И весьма посредственные, негодные х-ки на выходе.

Вы , вероятно, работаете финдиректором крупной госкорпорации.
Угадал?
Так вот. Речь не об этом. Совсем.

Так что, такая Ваша уверенность в решаемости этой задачи не совсем понятна. Какой-либо весомой технической аргументации Вы таки не привели.
Святая вера в то, что были бы деньги, и всё решаемо?

Объяснитесь, что Вы подразумеваете под словами "уверенность", "вера", и где эти понятия были употреблены мною?
В противном случае, прошу дальше не оффтопить.

[prig]

Вы , вероятно, работаете финдиректором крупной госкорпорации.
Угадал?
Так вот. Речь не об этом. Совсем.

Объяснитесь, что Вы подразумеваете под словами "уверенность", "вера", и где эти понятия были употреблены мною?
В противном случае, прошу дальше не оффтопить.

- Нет, не угадали.

- Вы связали успешность решения задачи только с финансовой составляющей: "Вопрос лишь в ресурсах/затратах на исследования."
Значит, техническая составляющая у Вас сомнения не вызывает, не так ли?

- Так что, это ещё вопрос, кто из нас оффтопит.
По крайней мере, я упомчнул, что индуктивные методы требуют калибровки, термокомпенсации и т.д., и т.п., и при этом это всё равно плохо работает.
А вот аргументации по технической части с вашей стороны пока не поступало.

[Stanislav]

- Нет, не угадали.

А я вот думаю, что угадал.
Во всяком случае, попал куда-то близко. Бухгалтерия?

- Вы связали успешность решения задачи только с финансовой составляющей: "Вопрос лишь в ресурсах/затратах на исследования."

Именно поэтому я думаю, что близок к истине, в отношении Вас.
Поскольку "только финансовая составляющая" - есть плод лишь Вашего видения ресурсов/затрат, а другой Вы, видимо, не представляете.
В моём понимании, затраты измеряются в количестве квалифицированного труда, необходимого для создания подобной системы. И никак иначе.
Впредь прошу не приписывать собеседникам того, чего они не говорили, и думать, прежде, чем что-нибудь этакое написать.

Значит, техническая составляющая у Вас сомнения не вызывает, не так ли?

И снова Вы что-то выдумываете.
Я писал, что, в соответствии с моим опытом, выполнение данной задачи представляется осуществимым.
Но где Вы прочитали про "уверенность", позвольте ещё раз полюбопытствовать?
Прошу ответить, или не распространяться на сей счёт более.

- Так что, это ещё вопрос, кто из нас оффтопит.
По крайней мере, я упомчнул, что индуктивные методы требуют калибровки, термокомпенсации и т.д., и т.п., и при этом это всё равно плохо работает.
А вот аргументации по технической части с вашей стороны пока не поступало.

Вы пишете о том, чего не знаете, и не понимаете.
И можете ещё долго писать.
Но это не значит, что на каждый Ваш пост либо я, либо кто-то другой, непременно должен реагировать.

[prig]

А я вот думаю, что угадал.
Во всяком случае, попал куда-то близко. Бухгалтерия?

Именно поэтому я думаю, что близок к истине, в отношении Вас.
...

В моём понимании, затраты измеряются в количестве квалифицированного труда, необходимого для создания подобной системы. И никак иначе.
...

И снова Вы что-то выдумываете.
Я писал, что, в соответствии с моим опытом, выполнение данной задачи представляется осуществимым.
Но где Вы прочитали про "уверенность", позвольте ещё раз полюбопытствовать?
Прошу ответить,
...

Вы пишете о том, чего не знаете, и не понимаете.
И можете ещё долго писать.
Но это не значит, что на каждый Ваш пост либо я, либо кто-то другой, непременно должен реагировать.

- Хотелось бы обратить ваше внимание на то, что "переход на личности" с первого же вашего ответа не только нарушает правила форума,
но и характеризует уровень вашей аргументации. На мой взгляд, такая вот ваша аргументация - это чуть ниже плинтуса.

- Ваше понимание затрат имеет мало общего даже с тем минимумом элементарных знаний по экономике и т.п., которые можно получить даже в техническом ВУЗе.
Не говоря уже о практической стороне, с которой приходится иметь дело инженеру уровня ведущего и выше.

- "Вопрос лишь в ресурсах/затратах на исследования." Это ваша фраза?
Т.е., техническая составляющая у Вас сомнений не вызывает, не так ли?
В противном случае, получается далеко не "лишь". Чисто формальная логика, не более.
Или же Вы просто не отвечаете за свои слова.

- Опять болтология, и не более. По сути темы у Вас есть что сказать? Похоже, что нет.

Так вот, если вернуться к теме линейных индуктивных датчиков перемещения, о которых был задан вопрос.
И если оставить в покое дифференциальные датчики типа LVDT со всеми их достоинствами и недостатками (ТС они навряд ли устроят).
Перспективы у линейных индуктивных датчиков не слишком радужные. И на то есть объективные причины.

Пик интереса к бесконтактным линейным датчикам перемещения, включая индуктивные, пришёлся примерно на 80-е прошлого века.
С индуктивными не задалось. И за более чем 30 лет прогресса не наметилось. Дальше "концовиков" дело не пошло.
Причина очень простая - существенная и фактически непреодолимая нестабильность измерений при практическом применении.
Основные факторы нестабильности - магнитная проницаемость и грязь. Последнее - вообще непредсказуемо.

Если кто-нибудь захочет изучить электромагнитные свойства грязи во всех её проявлениях, юарвелкам...

П.С. И да, я вовсе не просил Вас реагировать на мои сообщения в обязательном порядке.
Любой ответ - это вопрос вкуса и воспитания.