Современные электронные датчики угла наклона: обзор основных физических принципов функционирования и перспективных разработок
Электронные датчики угла наклона, также называемые инклинометрами, представляют собой устройства, измеряющие горизонтальный наклон, и широко используются во многих областях науки и техники. В статье не только рассматриваются основные физические принципы функционирования таких датчиков, но и приведены примеры некоторых перспективных разработок в данной области. В настоящее время все большее распространение получают устройства для измерения углов наклона, построенные на базе электронных акселерометров. Однако такие приборы имеют существенный недостаток, выражающийся в том, что чем больше измеряемый угол наклона, тем меньше становится чувствительность устройства. Актуальна разработка специализированных инклинометров, имеющих более высокую производительность и меньшее энергопотребление – такие датчики используют твердотельную, жидкостную или газовую свободную массу, которая приводится в движение под действием гравитационных сил. Для измерения реакции на силу тяжести чаще всего используются резистивные, емкостные, индуктивные, магнитные, волоконно-оптические и оптические методы. В жидкостных датчиках угла наклона с электрическим выходом в качестве проводящей среды обычно используется ртуть или электролит, при этом также разрабатываются устройства с ферромагнитной жидкостью. Оптические инклинометры невосприимчивы к электромагнитным помехам, что подходит для экстремальных условий эксплуатации и обеспечивает потенциально высокую производительность. Большинство данных приборов представляют собой волоконные датчики с брэгговской решеткой. В тепловых инклинометрах наклон анализируется по изменению сопротивления электродов в температурном поле горячего воздушного потока в герметичной камере. Емкостные инклинометры обладают рядом преимуществ – простотой конструкции, бесконтактным измерением и возможностью длительного линейного перемещения. Необходимо отметить, что кроме датчиков угла наклона разрабатываются и успешно применяются переключатели, размыкающие или замыкающие электрические контакты при достижении определенного угла наклона.
Авторы: Д. К. Кострин
Направление: Физика
Ключевые слова: датчик угла наклона, инклинометр, акселерометр, свободная масса, гравитационные силы, маятник, контроль перемещения
Открыть полный текст статьи