Электромагнитные датчики: принцип работы, виды и применение в автоматике

Как работают электромагнитные датчики. Какие бывают виды электромагнитных датчиков. Где применяются электромагнитные датчики в автоматике. Какие преимущества и недостатки у электромагнитных датчиков.

Принцип работы электромагнитных датчиков

Электромагнитные датчики преобразуют механическое перемещение в электрический сигнал путем изменения параметров электромагнитной цепи. Основными элементами таких датчиков являются:

• Катушка индуктивности
• Магнитопровод
• Подвижный элемент (якорь, сердечник)

При перемещении подвижного элемента изменяется магнитное сопротивление цепи, что приводит к изменению индуктивности или взаимной индуктивности обмоток. Это вызывает изменение выходного электрического сигнала датчика.

Основные виды электромагнитных датчиков

Выделяют следующие основные виды электромагнитных датчиков:

1. Индуктивные датчики

Принцип действия основан на изменении индуктивности катушки при перемещении ферромагнитного сердечника. Применяются для измерения линейных и угловых перемещений.

2. Трансформаторные датчики

Содержат две или более обмотки, связанные общим магнитным потоком. При перемещении сердечника изменяется взаимная индуктивность между обмотками. Используются для измерения малых перемещений с высокой точностью.

3. Магнитоупругие датчики

Работают на эффекте изменения магнитной проницаемости ферромагнитных материалов под действием механических напряжений. Применяются для измерения силы, давления, крутящего момента.

Преимущества электромагнитных датчиков

Электромагнитные датчики обладают рядом преимуществ:

• Простота и надежность конструкции
• Высокая чувствительность
• Бесконтактное измерение
• Возможность работы в широком диапазоне перемещений
• Высокая помехозащищенность
• Возможность работы в тяжелых условиях эксплуатации

Области применения электромагнитных датчиков

Благодаря своим преимуществам, электромагнитные датчики нашли широкое применение в различных областях автоматики и измерительной техники:

• Системы управления станками и промышленными роботами
• Датчики положения в автомобильной электронике
• Измерение уровня жидкостей и сыпучих материалов
• Системы контроля вибрации машин и механизмов
• Измерение расхода электропроводящих жидкостей
• Датчики приближения и обнаружения металлических объектов

Электромагнитные датчики в автомобильных системах

В современных автомобилях электромагнитные датчики получили широкое распространение. Они используются в следующих системах:

• Датчик положения коленчатого вала
• Датчик положения распределительного вала
• Датчики угловой скорости колес для ABS
• Датчики положения дроссельной заслонки
• Датчики уровня топлива в баке

Рассмотрим принцип работы некоторых автомобильных электромагнитных датчиков подробнее.

Датчик положения коленчатого вала

Данный датчик необходим для определения положения коленчатого вала и частоты его вращения. Эта информация используется системой управления двигателем для синхронизации впрыска топлива и момента зажигания.

Датчик устанавливается напротив зубчатого венца, закрепленного на коленчатом валу. При вращении вала зубья проходят вблизи датчика, вызывая изменение магнитного поля. В обмотке датчика индуцируется переменное напряжение, частота которого пропорциональна скорости вращения коленвала.

Датчик скорости вращения колес ABS

Датчики скорости колес являются ключевым элементом антиблокировочной системы тормозов (ABS). Они позволяют определить скорость вращения каждого колеса для выявления блокировки при торможении.

Принцип действия основан на эффекте Холла. Датчик устанавливается вблизи зубчатого ротора, закрепленного на ступице колеса. При вращении колеса зубья ротора проходят мимо датчика, вызывая изменение магнитного поля. Это фиксируется элементом Холла и преобразуется в импульсный сигнал, частота которого пропорциональна скорости вращения колеса.

Недостатки электромагнитных датчиков

Несмотря на множество достоинств, электромагнитные датчики имеют и некоторые недостатки:

• Чувствительность к внешним магнитным полям
• Нелинейность характеристики преобразования
• Зависимость показаний от температуры
• Ограниченное быстродействие из-за индуктивности
• Необходимость экранирования от помех

Однако современные конструкции и схемотехнические решения позволяют в значительной степени компенсировать эти недостатки.

Перспективы развития электромагнитных датчиков

Основными направлениями совершенствования электромагнитных датчиков являются:

• Повышение точности и линейности характеристик
• Улучшение температурной стабильности
• Миниатюризация конструкции
• Интеграция с микроэлектронными схемами обработки сигнала
• Расширение диапазона измерений
• Повышение быстродействия

Развитие технологий производства магнитных материалов и микроэлектроники открывает новые возможности для создания высокоточных и надежных электромагнитных датчиков. Это позволяет им и дальше оставаться востребованными в различных областях автоматики и измерительной техники.

Электромагнитный датчик — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Электромагнитный датчик

Cтраница 1

Электромагнитные датчики имеют следующие достоинства: простота и дешевизна конструкции, механическая прочность, высокая надежность за счет возможности съема выходного сигнала без скользящих контактов, возможность питания от промышленной сети частотой 50 Гц, возможность получения достаточно высокой мощности выходного сигнала, возможность работы как в диапазоне малых ( доли мм), так и больших ( метры) перемещений.  [1]

Электромагнитные датчики наиболее широко применяют для определения положения стыка при сварке стыковых соединений без разделки кромок.  [2]

Электромагнитный датчик представляет собой катушку от магнитного пускателя типа ПМ-О на напряжение 380 в. Для предупреждения пробоя катушки ее покрывают эпоксидной смолой, оставляя два гибких вывода. Электромагнитный датчик при помощи хомута неподвижно закрепляется на нижнем хоботе сварочной машины и соединяется проводами с индикаторным прибором, который устанавливается на верхней крышке корпуса машины.  [3]

Электромагнитный датчик, представленный на фиг.  [4]

Электромагнитные датчики

( индуктивные, трансформаторные, индукционные, магнитоупругие) получили широкое распространение в системах автоматики.  [6]

Электромагнитные датчики — это прос-стые и надежные конструкции, которые позволяют иногда работать без усилителей или с очень простыми усилительными схемами. Наиболее простые конструкции работают непосредственно от промышленной сети переменного напряжения ( например, 50 или 400 Гц), которая может давать большую мощность питания и большую мощность сигнала. Датчики для более высоких частот питания ( например, 5 или 50 кГц) предназначены, как правило, в качестве дополнительных приборов в комплексных лабораторных системах для измерения многих механических величин.  [8]

Электромагнитные датчики получают информацию о стыке или поверхности изделия в результате изменения параметров магнитного поля, создаваемого самим датчиком.  [9]

Электромагнитные датчики регистрируют электромагнитные сигналы ЧР с помощью антенны. Этот метод является одним из самых первых и наиболее удобных методов регистрации ЧР, т.к. обеспечивает дистанционные измерения без подключения к объекту. В последние годы происходит переход к использованию диапазона частот от нескольких сотен мегагерц до нескольких гигагерц. В этом диапазоне частот уровень помех значительно ниже и можно использовать антенны с высокой степенью направленности, обеспечивающие локализацию источника сигналов с точностью до нескольких десятков сантиметров. Эти датчики наиболее чувствительны к дефектам в наружных частях оборудования ( таких как вводы и изоляторы), сигналы от дефектов расположенных внутри металлического бака сильно ослабляются.  [10]

Электромагнитные датчики ( тахометры-частотомеры) с постоянным магнитом являются наиболее надежными в работе, так как не имеют трущихся частей и мало потребляют энергии на свою работу.  [11]

Электромагнитные датчики применяются для контроля расхода как чистых электропроводных жидкостей, так и суспензий пульп, содержащих твердые включения, в том числе и неэлектропроводные.  [12]

Электромагнитные датчики предназначены для преобразования перемещения в электрический сигнал за счет изменения параметров электромагнитной цепи. Эти изменения могут заключаться, например, в увеличении или уменьшении магнитного сопротивления RM магнитной цепи датчика при перемещении сердечника. Если перемещается не сердечник, а обмотка, то происходит изменение потокосцепления обмотки. В результате таких перемещений изменяется индуктивность обмотки L или ее взаимоиндуктивность М с обмоткой возбуждения. Поэтому в технической литературе электромагнитные датчики часто называют индуктивными.  [13]

Электромагнитные датчики имеют следующие достоинства: простота и дешевизна конструкции, механическая прочность, высокая надежность за счет возможности съема выходного сигнала без скользящих контактов, возможность питания от промышленной сети частотой 50 Гц, возможность получения достаточно высокой мощности выходного сигнала, возможность работы как в диапазоне малых ( доли мм), так и больших ( метры) перемещений.  [14]

Страницы:      1    2    3    4    5

Электромагнитные антенны UHF диапазона частот для регистрации частичных разрядов

Одним из перспективных направлений в создании систем периодического и стационарного контроля состояния изоляции высоковольтного оборудования является переход на проведение измерений частичных разрядов в UHF (СВЧ) диапазоне частот. Интенсивное развитие этого направления в последнее время обусловлено двумя основными причинами – высокой информативностью UHF диапазона и эффективным использованием достижений современной электроники для преодоления трудностей при создании необходимых технических средств регистрации и обработки сверхвысокочастотных импульсов частичных разрядов.

В качестве наиболее информативной части UHF диапазона частот для измерения высокочастотных импульсов частичных разрядов обычно рассматриваются частоты от 100 до 2000 МГц, хотя чаще всего такие измерения частичных разрядов производятся в диапазоне 500 ÷ 1000 МГц.

Основой для выбора такого частотного диапазона являются следующие причины:

• Большинство типов дефектов в изоляции сопровождается частичными разрядами до 1000 пКл, которые генерируют достаточно высокочастотные электромагнитные импульсы примерно такого частотного диапазона.
• Измерение частичных разрядов в изоляции высоковольтного оборудования может производиться в этом диапазоне частот бесконтактно и «направленно» в зоне прямой «радио видимости».
• Необходимый для этого диапазона частот комплект измерительного оборудования, состоящий из антенны и регистрирующего прибора, имеет оптимальные габариты и приемлемую стоимость.

Недостатком при проведении измерений частичных разрядов в изоляции в сверхвысокочастотном диапазоне, как и для всего UHF диапазона, является наличие большого количества телевизионных, промышленных и даже военных передатчиков различной мощности и удаления, работающих на этих частотах. При проведении измерений частичных разрядов при помощи «открытых» антенн наличие этих, часто достаточно мощных, передатчиков приводят к резкому увеличению общего уровня шума и помех. При использовании «закрытых» (экранированных) антенн, расположенных внутри корпусов и баков оборудования, влияние общего уровня внешних электромагнитных помех на процесс измерения частичных разрядов снижается многократно.

Электромагнитное излучение в сложном баковом высоковольтном оборудовании распространяется по достаточно сложной траектории, сопровождается сложно анализируемым отражением, наложением, и затуханием. Поэтому к оценке достоверности результатов, определяющих локацию мест возникновения дефектов в изоляции, нужно подходить очень внимательно.

Из-за наличия большого конструктивного разнообразия высоковольтного оборудования, столь же велико количество конструкций электромагнитных антенн, используемых для регистрации в этом оборудовании частичных разрядов. Наибольшее количество датчиков–антенн создано, в том числе сотрудниками фирмы «DIMRUS», для элегазовых КРУЭ, выпускаемых различными производителями для различных напряжений. Ниже приведены описания только тех марок электромагнитных антенн, которые наиболее часто изготавливались фирмой для различных диагностических систем регистрации частичных разрядов в UHF диапазоне частот.

Датчик марки «AES» для регистрации частичных разрядов в КРУЭ

Датчик марки «AES» представляет собой экранированную электромагнитную антенну и предназначен для проведения измерений частичных разрядов в элегазовых КРУЭ. Датчик «AES» применяется для тех типов КРУЭ, у которых в зоне соединения двух камер имеется радиопрозрачная щель или окно, т. е. имеется неметаллическая прокладка. Обычно это бывает в таких конструкциях, в которых разделительный изолирующий диск, поддерживающий токоведущую шину, является одновременно и герметизирующей прокладкой между корпусами камер КРУЭ.

Иногда локальное радиопрозрачное окно специально выполняется производителем в составе металлической прокладки между отдельными корпусами КРУЭ для проведения измерений частичных разрядов. В этом случае обеспечивается минимальный уровень наведенных внешних помех.

Для монтажа датчиков частичных разрядов марки «AES» обычно используются металлические крепежные ленты, являющиеся одновременно и защитным экраном от внешних помех на остальной части радио прозрачного стыка корпусов. В ряде случаев, особенно при наличии в КРУЭ локальных радио прозрачных окон, применяются специальные хомуты, фиксирующие корпус датчика за болты, стягивающие корпуса камер при помощи внешних легкосъемных захватов.

Поскольку внешний диаметр стыков камер КРУЭ, на которых монтируются датчики, у оборудования различных производителей обычно различается, то практически для каждой марки КРУЭ приходится изготавливать корпуса датчиков «AES» своей формы. Основное различие состоит в радиусе внутренней поверхности датчика, прилегающей к стыку корпусов КРУЭ. Это изменение делается для того, чтобы максимально снизить влияние внешних электромагнитных помех на регистрацию частичных разрядов, для чего немагнитный зазор между корпусом датчика и поверхностью стыка корпусов КРУЭ должен быть минимальным.

Датчик марки «AES» подключается при помощи специализированного разъема N-TYPE к измерительному прибору высокочастотным коаксиальным кабелем, что позволяет эффективно проводить регистрацию частичных разрядов в изоляции КРУЭ в диапазоне частот от 200 МГц до 1500 МГц.

Важным достоинством датчика марки «AES» является возможность его оперативной установки на работающем оборудовании без необходимости выведения его из эксплуатации. Это объясняется тем, что датчик монтируется на заземленных поверхностях корпусов КРУЭ без какого-либо вмешательства в целостность их конструкции.

Датчик марки «AES/W» для регистрации частичных разрядов в КРУЭ

Датчик марки «AES/W» также является электромагнитной антенной, предназначенной для регистрации частичных разрядов в КРУЭ. Датчик этой марки отличается от датчика марки «AES» тем, что он специально разработан для установки на смотровых окнах КРУЭ, через которые обычно осуществляется визуальное наблюдение за срабатыванием встроенных разъединителей и заземлителей. Это не самое лучшее место для установки датчиков частичных разрядов, но иногда оно является единственно доступным.

Поскольку разновидностей конструкций смотровых окон в КРУЭ достаточно много, они во многом уникальны у каждого производителя, и различаются даже для оборудования разных уровней рабочего напряжения, то датчик марки «AES/W» является разборным и состоит из трех основных элементов:

• Самого датчика в нержавеющем корпусе с элементами крепления дисковой антенны и подключения коаксиального сигнального кабеля.
• Дисковой круглой электромагнитной антенны, смонтированной на корпусе датчика. Диаметр антенны зависит от диаметра смотрового окна в корпусе КРУЭ, и подбирается индивидуально.
• Элементов крепления корпуса датчика на смотровом окне, размеры которых полностью зависят от конструктивного исполнения окна. Крепление датчика выполнено таким способом, чтобы обеспечить его быстрый демонтаж при необходимости проведения через окно визуального контроля текущего состояния коммутационного элемента внутри КРУЭ. Элементы крепления датчика являются одновременно и металлическим экраном, защищающим антенну от внешних наведенных помех.

Датчик марки «AES/W» обеспечивает регистрацию частичных разрядов внутри КРУЭ в диапазоне частот от 200 МГц до 1500 МГц. Точное значение диапазона регистрируемых высокочастотных импульсов, а также итоговая чувствительность датчика зависят от двух параметров: диаметра дисковой антенны датчика и ее реального удаления от токоведущих частей внутри корпуса КРУЭ.

Элементы крепления датчика «AES/W» могут быть оперативно смонтированы на смотровых окнах КРУЭ без вывода оборудования из эксплуатации. При необходимости сам датчик может быть снят с окна для визуального контроля положения заземлителей (или разъединителей) без использования инструмента и так же легко установлен на оборудовании повторно.

Датчик марки «ACS» для регистрации частичных разрядов в КРУЭ

Датчик марки «ACS», также являющийся электромагнитной антенной, разработан для установки внутри корпусов КРУЭ на заводе–изготовителе в специальных нишах, закрытых монтажными лючками.

Установка датчиков этой марки в составе систем мониторинга на уже смонтированном и работающем оборудовании невозможна по двум причинам:

1. Датчики должны монтироваться внутри объема КРУЭ, для чего там должны быть предусмотрены специальные посадочные места.
2. Для установки датчиков необходимо вскрывать корпус КРУЭ, собрав соответствующим образом весь элегаз. Это очень трудоемкая процедура, на которую персонал всегда идет неохотно.

По этим причинам датчики частичных разрядов марки «ACS», хотя они и обладают высокой чувствительностью и очень высокой помехозащищенностью, при оснащении системами мониторинга уже работающего элегазового оборудования практически никогда не используются.

Датчик частичных разрядов для монтажа в баке силового трансформатора

Измерение частичных разрядов в силовых трансформаторов наиболее эффективно проводить при помощи датчиков UHF (СВЧ) диапазона частот, смонтированных внутри бака.

При таких измерениях достигается самая высокая достоверность, так как уровень наведенных извне высокочастотных помех является минимальным из-за экранирующих свойств металлического бака трансформатора.

Датчик марки AES-T предназначен для измерения частичных разрядов в баках силовых трансформаторов. Датчик регистрирует импульсы частичных разрядов в UHF диапазоне частот, от 400 до 1500 МГц.

Датчик состоит из двух частей:

1. Встраиваемая внутрь бака радиопрозрачная оболочка, монтируемая на заводе-изготовителе трансформатора.
2. Антенна UHF диапазона частот, которая может устанавливаться и сниматься в процессе эксплуатации без потери герметичности бака трансформатора.

Датчик марки AES-T заранее устанавливается на баке трансформатора на заводе-изготовителе. Датчик может монтироваться на стенке бака трансформатора, или же на одном из лючков на баке.

Предварительная установка датчика позволяет проводить измерение частичных разрядов в процессе эксплуатации трансформатора оперативно и безопасно, без вывода его из эксплуатации.

Способы проведения измерения частичных разрядов в силовых трансформаторах с использованием датчика AES-T:

1. Периодическое измерение частичных разрядов в трансформаторе при помощи любого переносного прибора регистрации частичных разрядов, работающего в UHF диапазоне частот. Такие измерения проводятся диагностическим персоналом по мере необходимости.
2. Периодические измерения частичных разрядов с использованием стационарного измерительного прибора ISPD. Этот компактный прибор регистрирует и анализирует информацию о частичных разрядах, имеет радио интерфейс для внешних коммуникаций. Поэтому периодический сбор информации и оценка состояния изоляции трансформатора может производиться при помощи смартфона персоналом без специальной подготовки.
3. Измерения частичных разрядов в режиме мониторинга с использованием прибора ISPD. Для реализации такого режима измерения частичных разрядов прибор должен быть подключен к системе АСУ-ТП.
4. Использование AES-T в качестве первичного датчика общей системы мониторинга силового трансформатора.

Датчик «BA-1» для измерения ЧР в статорах электрических машин

Это стационарный вариант широкополосной электромагнитной антенны, предназначенный для регистрации высокочастотных импульсов частичных разрядов в диапазоне частот 200 ÷ 900 МГц.

Антенна марки «BA-1» предназначена для установки внутри корпуса статора генератора или высоковольтного электродвигателя. Назначение этой широкополосной антенны – регистрация импульсов частичных разрядов, возникающих в обмотке статора электрической машины.

В системе мониторинга и диагностики состояния изоляции оптимально использование трех антенн этой марки: по одной на каждой из двух сторон обмотки в зоне лобовых частей обмотки (для больших машин по две и более) и одна антенна в зоне подключения соединительного высоковольтного кабеля. Такая конфигурация датчиков дает возможность эффективно отстроиться от внешних высокочастотных помех, поступающих по высоковольтному кабелю, и даже провести начальную локацию места возникновения дефекта в изоляции обмотки.

Поскольку антенны марки «BA-1» устанавливаются внутри металлического корпуса статора электрической машины, то они достаточно хорошо защищены от воздействия внешних высокочастотных помех, наводимых из рядом расположенного высоковольтного оборудования.

Антенны марки «BA-1» являются эффективным и сравнительно дешевым типом датчика для регистрации частичных разрядов в изоляции обмоток статоров крупных высоковольтных электрических машин, по сравнению с используемыми конденсаторами связи и датчиками частичных разрядов (тоже антеннами), устанавливаемыми в пазах статоров между секциями обмотки. Поскольку эти электромагнитные антенны, установленные на «заземленном» корпусе статора, гальванически никак не связаны с высоковольтными цепями обмотки статора электрической машины и даже не касаются секций обмотки статора снаружи, то они не оказывают отрицательного влияния на надежность работы контролируемого генератора или электродвигателя.

Направленная логопериодическая антенна марки «LPA-1»

Это переносной вариант широкополосной направленной электромагнитной антенны, предназначенный для оперативной дистанционной регистрации высокочастотных импульсов частичных разрядов от дефектов в изоляции в диапазоне частот от 400 до 900 МГц.

Универсальная электромагнитная антенна марки «LPA-1» предназначена для решения двух важных практических задач:

• Во-первых, это дистанционная бесконтактная регистрация импульсов частичных разрядов в UHF диапазоне частот, проводимая с целью выявления дефектов в изоляции высоковольтного оборудования.
• Во-вторых, «LPA-1» позволяет быстро и оперативно определять направление на источник высокочастотного импульсного излучения с целью локализации места возникновения дефекта в изоляции контролируемого оборудования.

Широкополосная антенна марки «LPA-1» обычно используется совместно с различными переносными измерительными и диагностическими приборами, предназначенными для регистрации импульсов частичных разрядов в UHF диапазоне частот, чаще всего при проведении оперативной диагностики.

Поскольку результаты измерений частичных разрядов в высоковольтной изоляции при помощи переносной антенны «LPA-1» очень трудно поддаются градуировке (впрочем, как и все другие дистанционные измерения частичных разрядов), при такой диагностике очень важным параметром является удаление от места возникновения дефектов, которое может быть различным даже от измерения к измерению. Поэтому итоговая оценка состояния изоляции контролируемого оборудования в таких случаях обычно производится с использованием относительных параметров и сравнительных соотношений. Это могут быть соотношения типа «есть разряды – нет разрядов» или «выше интенсивность разрядов – ниже интенсивность», и т. д.

Такая оперативная оценка состояния изоляции производится на основе сравнения результатов измерений частичных разрядов, проводимых при изменении местоположения антенны и ее направления на различные элементы контролируемого оборудования.

Скачать документацию по датчикам

Похожие материалы:

Яковлев В.Ф., Субботин А.Т. Электромагнитные датчики угловых перемещений на автомобиле

Библиографическая ссылка на статью:
// Современная техника и технологии. 2012. № 5 [Электронный ресурс]. URL: https://technology.snauka.ru/2012/05/875 (дата обращения: 14.09.2021).

УДК 681.3.06

Вадим Фридрихович Яковлев, доцент

Алексей Тимурович Субботин, студент 2-ЭТ-8

Самарский государственный технический университет

В некоторых автомобильных системах необходима информация об угловой скорости или угловом положении вращающегося вала, например, датчик положения коленчатого вала, датчик положения распределительного вала, датчик скорости вращения колес для ABS и т.д. При этом датчик углового положения вала должен выдерживать достаточно суровые условия работы в отсеке двигателя, обладать высокой надежностью, должен функционировать при очень низкой частоте вращения и иметь низкую стоимость. Известен ряд бесконтактных датчиков, в основу работы которых положены различные физические явления: магнитоэлектрические, на эффекте Холла, высокочастотные, оптоэлектронные, токовихревые, на эффекте Виганда, фотоэлектрические.

Исходя из стоимости производства, требований к точности, помехозащищенности, стойкости к внешним воздействиям два первых типа датчиков получили наибольшее применение и производятся у нас в стране и за рубежом крупносерийно.

Наиболее распространенным типом магнитоэлектрического датчика является генераторный датчик коммутаторного типа с пульсирующим потоком. Принцип действия такого датчика заключается в изменении магнитного сопротивления магнитной цепи, а, следовательно, и магнитного потока в ней, при изменении зазора с помощью распределителя потока (коммутатора). На рис. 1 показана принципиальная схема магнитоэлектрического датчика коммутаторного типа. При вращении зубчатого ротора в обмотке статора в соответствии с законом электромагнитной индукции возникает переменное напряжение.

Рис.1.Принципиальная схема коммутаторного датчика и осциллограмма выходного сигнала

Когда один из зубцов ротора 4 приближается к полюсу статора 1, в обмотке 2 нарастает напряжение. При совпадении фронта зубца ротора с полюсом статора (со средней линией обмотки) напряжение на обмотке достигает максимума, затем быстро меняет знак и увеличивается в противоположном направлении до максимума при удалении зубца. Датчики по схеме на рисунке 1 применяются в распределителях зажигания.

Распределитель потока, или зубчатый ротор, устанавливается на распределительный валик распределителя зажигания и изготавливается из мягкой стали. Число зубцов зависит от числа цилиндров двигателя. Необходимое поле создает постоянный магнит.

Благодаря развитию микроэлектроники широкое распространение получили датчики углового положения на эффекте Холла. Эффект Холла возникает в полупроводниковой пластине, внесенной в магнитное поле, при пропускании через нее электрического тока. Если поместить элемент толщиной h в магнитном поле таким образом, чтобы направление индукции В магнитного поля было перпендикулярно плоскости пластины, и пропустить ток I через пластину, то между противоположными гранями пластины возникает ЭДС Холла Е_х = (k·I·B)/h, где k— постоянная Холла, м²/A.

Электродвижущая сила самоиндукции Холла очень мала и поэтому должна быть усилена вблизи кристалла для того, чтобы устранить влияние электромагнитных помех. Конструктивно элемент Холла и преобразовательная схема, содержащая усилитель, пороговый элемент, выходной каскад  и стабилизатор напряжения, выполняются в виде интегральной микросхемы, которая называется магнитоуправляемой интегральной схемой.

Рис.2.Датчик Холла и зависимость напряжения чувствительного элемента Холла и напряжения на выходе датчика Холла от угла поворота.

Объединив магнитоуправляемую схему с магнитной системой в жестко сконструированный пластмассовый корпус, получают микропереключатель на эффекте Холла, который устанавливается в традиционный распределитель (рис. 2) на поворотный механизм вакуумного автомата. Замыкатель 1 (ротор), жестко связанный с валиком распределителя, выполнен из магнитопроводящего материала и содержит число полюсов-экранов, равное числу цилиндров двигателя. При прохождении экранов в зазоре между магнитоуправляемой схемой 3 и магнитом 2 происходит периодическое шунтирование магнитного потока, и на выходе микропереключателя формируется сигнал об угловом положении коленчатого вала двигателя в виде прямоугольных импульсов. Фронт сигнала практически не зависит от частоты вращения экрана и, следовательно, задержка совсем незначительна по сравнению с задержкой, например, генераторного датчика. Таким образом, на выходе датчика формируется сигнал, представленный на рис.2. Устанавливаемая в распределитель зажигания схема должна выдерживать жесткие требования для изделий автомобильного применения, устанавливаемых в моторном отсеке на двигателе.

Микросхемы с датчиками Холла выпускаются дискретными и аналоговыми. Дискретные ИС применяются в датчиках относительного положения и скорости. Аналоговые – в датчиках абсолютного положения вместо контактных потенциометрических. Дискретные датчики Холла имеют погрешность менее 0.5% в условиях подкапотного пространства и используются, как правило, в качестве датчиков положения коленчатого или распределительного вала. По такой информации ЭБУ может определить пропуск воспламенения или детонацию. Для этого требуется разрешающая способность не хуже 0.05°.

 

Рис.3.Датчик абсолютного углового положения с чувствительным элементом Холла

Выходное напряжение аналоговых датчиков Холла пропорционально магнитной индукции поля и напряжению питания, что упрощает их сопряжение с АЦП. На практике может применяться, например, такая конструкция для определения углового положения (Рис.3). При повороте кольцевого магнита относительно статоров, между которыми размещен датчик Холла, выходное напряжение датчика меняется. В диапазоне 150° характеристика линейна с погрешностью менее 1%. В подобных датчиках нет трущихся частей, кроме подшипников, они имеют большую надежность, чем контактные потенциометрические.

Температура влияет на чувствительность аналоговых датчиков Холла, обычно это порядок 0.001/°С. Стоимость – очень существенный фактор для датчиков типа положения дроссельной заслонки, поэтому здесь применяются магнитные материалы с низкой температурной стабильностью: ферриты и сплавы   AlNiCo (0.002/°С…0.02/°С). Приходится вводить внешние компенсирующие элементы, программировать характеристики датчика через интерфейс.

Датчики подключаются к ЭБУ или средствам индикации для передачи информации о параметрах внешней или контролируемой среды. В автомобильных системах цена и надежность имеют огромное значение и при прочих равных условиях всегда следует выбирать датчик с наименьшим числом соединителей. Если к датчику следует подключить 5…6 проводов (например, ЛДТ), целесообразно разместить цепи обработки сигнала непосредственно на датчике и передавать данные контроллеру через последовательный интерфейс.

При подключении датчиков к ЭБУ следует иметь в виду, что шасси (масса) автомобиля не может быть использована в качестве измерительной земли. Между точкой подключения ЭБУ к массе и датчиком может падать напряжение до 1 В за счет токов силовых элементов по массе.

 

Литература

1. Соснин Д.А., Яковлев В.Ф.Новейшие автомобильные электронные системы.  М.: Солон-Пресс, 2005. 256 с.

2. Ютт В.Е., Электрооборудование автомобилей, 2-е издание. М.: Транспорт, 2003. 365 с.

3. Ribbens W. B. Understanding automotive electronics.Burlington,USA: Newnes publications, 2009. 481 с.

---

Все статьи автора «Яковлев Вадим Фридрихович»

Электромагнитные датчики вращения серии TR TWK-ELEKTRONIK

Модель a027593

Производитель a0

Наличие Уточняйте

Возникли вопросы по товару?

Просьба прислать запрос на электропочту с техническими деталями (шильдик или паспорт изделия, чертеж, артикул) и реквизитами вашей производственной компании.  

Электромагнитные датчики вращения серии TR TWK-ELEKTRONIK

купить в компании АРВЕ. Чтобы узнать наличие, сроки поставки, условия доставки, скачать прайс-лист, каталог или инструкцию, получить консультацию по всем возникающим вопросам, обращайтесь к нашим менеджерам удобным вам способом.

• Серия TR —  это надежные абсолютные многооборотные энкодеры, действующие на основе эффекта Холла.
• Имеют высокую степень защиты от вибраций и ударопрочность.
• Высококачественные под­шипники вала энкодера допускают осевые и радиальные нагрузки до 500 Н.

Вы смотрели

Что такое электромагнитные поля?

Электромагнитные поля дома

Уровни фонового электромагнитного излучения от передающих или распределительных электросетевых объектов

Электричество передается на большие расстояния по высоковольтным линиям. Трансформаторы снижают такое высокое напряжение в сети до требуемого уровня для распределения электроэнергии на местах – в домах и на предприятиях. Передающие и распределительные электросетевые объекты, а также бытовая электропроводка и электроприборы создают в домах фоновый уровень электрических и магнитных полей промышленной частоты. Если дома не расположены вблизи линий электропередач (ЛЭП), фоновый уровень может доходить примерно до 0.2 микротесл. Непосредственно под ЛЭП поля гораздо сильнее. Индукция магнитного поля на уровне земли может достигать нескольких микротесл. Уровни электрических полей непосредственно под ЛЭП могут доходить до 10 кВ/м. Однако поля (как электрические, так и магнитные) по мере удаления от ЛЭП ослабевают. На расстоянии 50-100 метров уровни полей, обычно, такие же, как те, которые наблюдаются на удаленных от высоковольтных ЛЭП территориях. К тому же, стены зданий значительно снижают уровни электрических полей в сравнении с уровнями вне домов в той же местности.

Электробытовые приборы

Самые сильные электрические поля промышленной частоты в окружающей среде обычно встречаются непосредственно под высоковольтными ЛЭП. Напротив, самые сильные магнитные поля промышленной частоты обычно наблюдаются в непосредственной близости от двигателей и других электроприборов, а также специализированного оборудования, например магнитно-резонансных томографов, используемых для диагностической визуализации в медицине.

Обычные значения силы электрических полей вблизи бытовых электроприборов (на расстоянии 30 см от них
(Источник: Федеральное ведомство по радиационной защите, Германия, 1999 г.)

Электробытовой прибор	Сила электрического поля (В/м)
Стерео-проигрыватель	180
Утюг	120
Холодильник	120
Миксер	100
Тостер	80
Фен для волос	80
Цветной телевизор	60
Кофейная машина	60
Пылесос	50
Электропечь	8
Лампочка	5
Установленное пороговое значение	5000

Многие люди удивляются, когда узнают о существовании магнитных полей самого разного уровня рядом с различными бытовыми приборами. Сила этих полей не зависит от размера, сложности, мощности таких приборов или уровня шума от них. Более того, сила магнитных полей может очень сильно различаться, даже если речь идет о вроде бы похожих приборах. Например, одни фены для волос окружены очень сильным полем, а другие вряд ли вообще создают какое-либо магнитное поле. Такая разница в отношении силы магнитных полей объясняется дизайном изделия.

В приведенной ниже таблице указаны обычные значения силы поля для ряда электроприборов, широко используемых дома и на рабочем месте. Измерения производились в Германии, при этом во всех приборах использовался ток с частотой 50 Гц. Следует отметить, что фактические уровни воздействия значительно различаются в зависимости от модели прибора и расстояния от него.

Обычные значения силы магнитных полей вокруг бытовых электроприборов (в зависимости от расстояния от них)

Электробытовой прибор	На расстоянии 3 см (микротесла)	На расстоянии 30 см (микротесла)	На расстоянии 1 м (микротесла)
Фен для волос	6 – 2000	0.01 – 7	0.01 – 0.03
Электробритва	15 – 1500	0.08 – 9	0.01 – 0.03
Пылесос	200 – 800	2 – 20	0.13 – 2
Флюоресцентный осветительный прибор	40 – 400	0.5 – 2	0.02 – 0.25
Микроволновая печь	73 – 200	4 – 8	0.25 – 0.6
Портативный радиоприемник	16 – 56	1	< 0.01
Электропечь	1 – 50	0.15 – 0.5	0.01 – 0.04
Стиральная машина	0.8 – 50	0.15 – 3	0.01 – 0.15
Утюг	8 – 30	0.12 – 0.3	0.01 – 0.03
Посудомоечная машина	3.5 – 20	0.6 – 3	0.07 – 0.3
Компьютер	0.5 – 30	< 0.01
Холодильник	0.5 – 1.7	0.01 – 0.25	<0.01
Цветной телевизор	2.5 — 50	0.04 – 2	0.01 – 0.15
Для большинства бытовых электроприборов сила магнитного поля на расстоянии 30 см от них значительно ниже установленного для населения порогового значения в 100 микротесл.

(Источник: Федеральное ведомство по радиационной защите, Германия, 1999 г.). Нормальная дистанция для работы с прибором выделена жирным шрифтом.

Таблица иллюстрирует две основные мысли: во-первых, сила магнитного поля вокруг всех приборов стремительно уменьшается по мере того, как вы удаляетесь от них; во-вторых, большинство бытовых приборов работает не слишком близко от человека. На расстоянии 30 см уровень магнитные поля вокруг большинства бытовых приборов более чем в 100 раз ниже установленного для обычного населения порогового значения в 100 микротесл при частоте электрического тока в 50 Гц (и 83 микротесл при частоте тока в 60 Гц).

Телевизоры и компьютерные мониторы

В основе работы компьютерных мониторов и телевизоров лежат одни и те же принципы. И те и другие продуцируют статические электрические поля и переменные электрические и магнитные поля разных частот. Однако, жидко-кристаллические мониторы некоторых ноутбуков и настольных ПК не создают значительные электрические и магнитные поля. Мониторы современных компьютеров созданы из проводящих материалов, что снижает статическое поле вокруг монитора до уровней, сопоставимых с нормальным фоновым уровнем в доме или на рабочем месте. Если человек работает на правильном расстоянии (30-50 см) от монитора, уровень индукции переменного магнитного поля (промышленной частоты) обычно ниже 0,7 микротесл. Сила переменных электрических полей при работе на том же расстоянии от монитора находится в интервале от менее 1 В/м до 10 В/м.

Микроволновые печи

Бытовые микроволновые печи отличаются большой мощностью. Однако, надежный защитный экран снижает возможную утечку микроволнового излучения за пределы печи до практически неопределяемого уровня. Кроме того, уровень утечки стремительно снижается по мере удаления пользователя от печи. Во многих странах существуют промышленные стандарты, конкретно указывающие предельно допустимые уровни утечки для новых печей. Если печь соответствует этим стандартам, она не представляет никакой угрозы для потребителя.

Переносные телефоны

Для работы переносных телефонов требуется гораздо менее интенсивное поле, чем для мобильных телефонов. Это связано с тем, что они используются совсем близко от своей базы, а значит, нет необходимости в сильном поле, как это было бы в случае передачи сигнала на большое расстояние. Соответственно, радиочастотные поля вокруг этих телефонов совсем незначительны.

Электромагнитные поля в окружающей среде

Радар

Радары используются для навигации, составления прогноза погоды, в военных целях, а также для выполнения множества других задач. Они посылают пульсирующие микроволновые сигналы. Пиковая мощность сигнала может быть высокой, между тем как средняя мощность может быть низкой. Многие радары вращаются или движутся вверх и вниз, что уменьшает среднее значение плотности мощности поля, которое воздействует на людей вблизи радара. Даже в отношении высокомощных, не вращающихся военных радарных установок действуют ограничения по уровню воздействия: он должен быть ниже установленного порогового значения в местах, доступных для населения.

Системы безопасности

Системы защиты от краж в магазинах основаны на использовании специальных датчиков, закрепляемых на товарах, которые считываются электрическими контурами на выходе. Когда покупка осуществлена должным образом, эти датчики снимают или полностью деактивируют. Электромагнитные поля вокруг контуров обычно не превышают рекомендуемые уровни допустимого воздействия. Системы управления доступом, работают по тому же принципу: датчик встроен в брелок для ключей, либо в пропуск. Системы безопасности в библиотеках используют специальные этикетки-датчики, которые деактивируются при выдаче книги читателю и вновь активируются, когда книга возвращается. Металло-детекторы и системы безопасности в аэропортах создают сильное магнитное поле (до 100 микротесл), которое реагирует на металлические предметы. Вблизи рамки детектора сила магнитного поля может приближаться к установленному пороговому уровню, а иногда и превышать его. Тем не менее, это не создает угрозу для здоровья, о чем будет сказано в разделе, посвященном руководящим принципам по допустимым уровням воздействия (см. «Опасны ли уровни воздействия выше установленных пороговых значений?»).

Электропоезда и трамваи

Поезда дальнего следования имеют один или несколько моторных отсеков, расположенных в отдельных вагонах. Таким образом, пассажиры испытывают воздействие полей в основном от электричества, подаваемого в поезд. Магнитные поля в пассажирских вагонах поездов дальнего следования могут достигать нескольких сотен микротесл на уровне пола и более низких значений (десятков микротесл) в других местах в купе. Сила электрического поля может достигать 300 В/м. Люди, живущие вблизи железнодорожных путей, могут испытывать воздействие магнитных полей от линий электропроводов над полотном железной дороги, причем сила этих полей, в зависимости от каждой конкретной страны, может быть сопоставима с силой полей вокруг высоковольтных ЛЭП.

Двигатели и тяговое оборудование поездов и трамваев обычно располагается внизу, под пассажирскими вагонами. На уровне пола интенсивность магнитного поля может достигать десятков микротесл (на тех участках пола, которые находятся прямо над двигателем). Однако, чем выше от пола, тем быстрее уменьшается интенсивность поля, и его воздействие на верхнюю часть туловища пассажиров значительно слабее.

Телевидение и радио

Когда вы у себя дома слушаете радио и ищете нужную вам станцию, задавались ли вы когда-нибудь вопросом, что могут означать хорошо знакомые вам сокращения АМ и FM? Радиосигналы могут быть амплитудно-модулированными (АМ) или частотно-модулированными (FM). Все зависит от того, как они переносят информацию. Радиосигналы АМ могут использоваться для вещания на очень большие расстояния, в то время как FM волны охватывают более ограниченные пространства, но при этом обеспечивают звук лучшего качества.

АМ радиосигналы передаются при помощи сложной системы антенн, которые могут достигать десятков метров в высоту и располагаться в местах, не доступных обычному населению. Уровни воздействия в непосредственной близости от антенн и кабелей питания могут быть высокими, но с ними приходится иметь дело обслуживающему персоналу, а не обычному населению.

Телевизионные антенны и антенны для FM радиосигналов гораздо меньше по размеру, чем антенны для АМ радиосигналов, и устанавливаются они как система направленных антенн на самом верху высоких башен. Причем башни являются лишь поддерживающей конструкцией. Поскольку уровень воздействия у самого основания таких башен ниже установленных пороговых значений, доступ обычного населения в места, где находятся такие башни, не запрещен. Небольшие ТВ- и радиоантенны местного значения иногда устанавливаются на крышах зданий; в этом случае не исключается необходимость контролировать доступ на крышу.

Мобильные телефоны и их базовые станции

Мобильные телефоны дают нам возможность всегда быть на связи с другими людьми. Эти приборы низкой мощности, испускающие и принимающие радиоволновые сигналы от сети стационарных базовых станций малой мощности. Каждая базовая станция мобильной связи обеспечивает охват определенной территории. В зависимости от потока обрабатываемых звонков, базовые станции могут находиться на расстоянии от всего лишь нескольких сотен метров (в крупных городах) до нескольких километров (в сельской местности) друг от друга.

Базовые станции мобильной связи обычно устанавливают на крыше зданий или башен, на высоте от 15 до 50 метров. Уровни прохождения сигналов от конкретной базовой станции непостоянны и зависят от количества звонков и расстояния, на котором звонящий абонент находится от базовой станции. Антенны излучают очень узкий пучок радиоволн, который далее распространяется почти параллельно земле. Поэтому радиочастотные поля на уровне земли и на территориях, обычно доступных для населения, во много раз ниже уровней, представляющих опасность.

Рекомендуемые пороговые значения были бы превышены лишь в том случае, если бы человек оказался прямо перед системой антенн на расстоянии одного-двух метров. До того, как мобильные телефоны стали широко использоваться, население в основном испытывало воздействие радиочастотного излучения от радио- и ТВ-станций. Но и сегодня, с появлением мобильных телефонов, башни, на которых расположены базовые станции мобильной связи, сами по себе крайне мало усугубляют общее воздействие на наш организм, поскольку сила сигналов в местах, доступных для населения, обычно такая же или даже ниже, чем сила сигналов от радио- и ТВ-станций, расположенных на значительном удалении от этих мест.

Однако на самого пользователя мобильного телефона воздействуют радиочастотные поля более высокого уровня, чем те, которые обычно присутствуют в окружающей нас среде. Разговаривая по мобильному телефону, мы держим его очень близко к голове. Именно поэтому, вместо того, чтобы отслеживать эффект нагревания тканей во всем организме, следует определить распределение поглощенной энергии в голове пользователя телефона. В результате сложного компьютерного моделирования и проведения оценок с использованием моделей головы человека, сделан вывод о том, что, по всей видимости, уровень энергии, поглощенной при использовании мобильного телефона, не превышает установленных на сегодня пороговых значений.

Вызывают обеспокоенность и другие, так называемые «нетермальные» последствия воздействия частот мобильных телефонов. Есть различные предположения в отношении едва заметных эффектов для клеток, которые могут повлиять на развитие раковых заболеваний. Также высказываются гипотезы о возможных эффектах для тканей, раздражаемых под воздействием электричества, и о том, что это может повлиять на функцию мозга и нервных тканей. Тем не менее, все имеющиеся на данный момент фактические данные не подтверждают наличия каких-либо пагубных последствий для здоровья человека от использования мобильных телефонов.

Магнитные поля в повседневной жизни: действительно ли они такие сильные?

В последние годы национальными органами власти различных стран были проведены многочисленные оценки для определения уровней ЭМП в среде обитания человека. Ни одно из этих обследований не пришло к выводу о том, что уровни полей могут вызвать неблагоприятные последствия для здоровья.

Недавно Федеральное ведомство по радиационной защите (Германия) сделало оценку повседневного воздействия магнитных полей с привлечением к обследованию примерно 2 000 человек. Оценка проведена как в отношении представителей ряда профессий, так и обычного населения. Всем участникам обследования были выданы персональные дозиметры для измерения уровней воздействия 24 часа в сутки. Полученные данные различались весьма значительно, но средний уровень в день составлял 0,10 микротесл. Это значение в тысячу раз меньше, чем предельно допустимое значение в 100 микротесл для обычного населения и в 5 тысяч раз ниже, чем предельное допустимое значение в 500 микротесл для людей определенных профессий. Более того, при исследовании воздействия полей на людей, живущих в центральной части городов, было обнаружено, что, с точки зрения воздействия полей, нет существенной разницы между проживанием в сельской и городской местности. Даже уровни воздействия на людей, живущих в непосредственной близости от высоковольтных ЛЭП, лишь незначительно отличаются от средних уровней воздействия на обычное население.

Основные положения

• Фоновые уровни ЭМП в доме в основном создаются передающими и распределительными электросетевыми объектами или бытовыми электроприборами.
• Электроприборы сильно различаются с точки зрения силы генерируемых ими полей. По мере удаления от приборов уровни как электрических, так и магнитных полей стремительно снижаются. В любом случае, уровни полей вокруг бытовых электроприборов обычно гораздо ниже установленных пороговых значений.
• Уровни электрических и магнитных полей от телевизоров и компьютерных мониторов (при соблюдении пользователем правильной дистанции от них) в сотни тысяч раз ниже установленных пороговых значений.
• Микроволновые печи, отвечающие стандартам качества, не представляют опасности для здоровья.
• Пока действуют ограничения в отношении доступа населения непосредственно к радарным установкам, радиоантеннам и базовым станциям мобильной связи, установленные предельные уровни воздействия радиочастотных полей не будут превышены.
• Пользователи мобильных телефонов испытывают воздействие полей таких уровней, которые значительно превышают любые значения, регистрируемые в обычной среде обитания. Но, по-видимому, даже столь высокие уровни воздействия не приводят к пагубным последствиям для здоровья.
• Многочисленные обследования подтвердили, что воздействие электромагнитных полей тех уровней, которые наблюдаются в среде обитания человека, очень незначительно.

Индуктивные датчики. Виды. Устройство. Параметры и применение

Индуктивные датчики – преобразователи параметров. Их работа заключается в изменении индуктивности путем изменения магнитного сопротивления датчика.

Большую популярность индуктивные датчики получили на производстве для измерения перемещений в интервале от 1 микрометра до 20 мм. Индуктивный датчик можно применять для замера уровней жидкости, газообразных веществ, давлений, различных сил. В этих случаях диагностируемый параметр преобразуется чувствительными компонентами в перемещение, далее эта величина поступает на индуктивный преобразователь.

Для замера давления применяются чувствительные элементы. Они играют роль датчиков приближения, предназначенные для выявления разных объектов бесконтактным методом.

Виды и устройство

Индуктивные датчики разделяются по схеме построения на 2 вида:

1. Одинарные датчики.
2. Дифференциальные датчики.

Первый вид модели имеет одну ветвь измерения, в отличие от дифференциального датчика, у которого две измерительные ветви.

В дифференциальной модели при изменении диагностируемого параметра изменяются индуктивности 2-х катушек. При этом изменение осуществляется на одинаковое значение с противоположным знаком.

Индуктивность катушки вычисляется по формуле:  

L = WΦ/I

Где W– количество витков; Ф – магнитный поток; I – сила тока, протекающего по катушке. Сила тока взаимосвязана с магнитодвижущей силой следующим отношением:  I = Hl/W

Из этой формулы получаем:  

L = W²/Rm

Где R _m = H*L/Ф – магнитное сопротивление.

Работа одинарного датчика заключается в свойстве дросселя, изменять индуктивность при увеличении или уменьшении воздушного промежутка.

Конструкция датчика включает в себя ярмо (1), витки обмотки (2), якорь (3), который фиксируется пружинами. По сопротивлению поступает переменный ток на обмотку. Сила тока в нагрузочной цепи вычисляется:

L – индуктивность датчика, r_d – активное дроссельное сопротивление. Оно является постоянной величиной, поэтому изменение силы тока I может осуществляться только путем изменения составляющей индуктивности XL=IR_н, зависящей от размера воздушного промежутка δ.

Каждой величине зазора соответствует некоторое значение тока, определяющего падение напряжения на резисторе R_н: U_вых=I*R_н – является сигналом выхода датчика. Можно определить следующую зависимость U _вых = f (δ), при одном условии, что зазор очень незначительный и потоки рассеивания можно не учитывать, как и магнитное сопротивление металла R_мж в сравнении с магнитным сопротивлением зазора воздуха R_мв.

Окончательно получается выражение:

На практике активное сопротивление цепи несравнимо ниже индуктивного. Поэтому формула принимает вид:

Из недостатков одинарных можно отметить:

• При эксплуатации датчика на якорь воздействует сила притяжения к сердечнику. Эта сила не уравновешена никакими методами, поэтому она снижает точность функционирования датчика, и вносит некоторый процент погрешности.
• Сила нагрузочного тока зависит от амплитуды напряжения и ее частоты.
• Чтобы измерить перемещение в двух направлениях, нужно установить первоначальное значение зазора, что доставляет определенные неудобства.

Дифференциальные индуктивные датчики объединяют в себе два нереверсивных датчика и изготавливаются в виде некоторой системы, которая состоит из 2-х магнитопроводов, имеющих два отдельных источника напряжения. Для этого чаще всего применяется разделительный трансформатор (5).

Дифференциальные датчики классифицируются по форме сердечника:

• Индуктивные датчики с Ш-образной формой магнитопровода, выполненного в виде листов электротехнической стали. При частоте более 1 килогерца для сердечника используют пермаллой.
• Цилиндрические индуктивные датчики с круглым магнитопроводом.

Форму датчика выбирают в зависимости от конструкции и ее сочетания с механизмом. Использование магнитопровода Ш-образной формы является удобным для сборки катушки и снижения габаритных размеров индуктивного датчика.

Для функционирования дифференциального датчика применяют питание от трансформатора (5), который имеет вывод от средней точки. Между этим выводом и общим проводом катушек подключают прибор (4). При этом воздушный промежуток находится в пределах от 0,2 до 0,5 мм.

При расположении якоря в средней позиции при равных промежутках индуктивные сопротивления обмоток (3 и 3′) равны. Значит, значения токов катушек также одинаковы, и общий полученный ток в устройстве равен нулю.

При малом отклонении якоря в любую сторону изменяется значение воздушных промежутков и индуктивностей. Поэтому прибор определяет ток разности I₁-I₂, который определен функцией перемещения якоря от средней позиции. Разность токов чаще всего определяется магнитоэлектрическим устройством (4), выполненным по типу микроамперметра со схемой выпрямления (В) на входе.

Полярность тока не зависит от изменения общего сопротивления катушек. При применении фазочувствительных схем выпрямления можно определить направление перемещения якоря от средней позиции.

Параметры

• Одним из параметров индуктивных датчиков является диапазон срабатывания. По этому параметру выбирают датчики, однако он не настолько важен. В инструкции по датчику даны номинальные параметры питания при эксплуатации устройства при температуре +20 градусов. Постоянное напряжение для датчика – 24 В, а переменное 230 В. Обычно датчик работает в совершенно других условиях.
• На практике при подборе датчика важны два показателя интервала срабатывания:

— Полезный.
— Эффективный.

Показания первого вычисляются как +10% от 2-го при температуре 25-70 градусов. Показания 2-го отличаются от номинала на 10%. Интервал температуры при этом увеличивается с 18 до 28 градусов. Если при втором параметре применяется номинальное напряжение, то при первом есть разброс 85-110%.

• Другим параметром является гарантированный предел срабатывания. Он колеблется от нуля до 81% от номинала.
• Также следует учитывать параметры: повторяемость и гистерезис, который равен расстоянию между конечными позициями работы датчика. Его оптимальная величина равна 20% от эффективного интервала срабатывания.
• Нагрузочный ток. Изготовители иногда производят датчики специального исполнения на 500 миллиампер.
• Частота отклика. Этот параметр определяет наибольшую величину возможности переключения в герцах. Основные промышленные датчики имеют частоту отклика 1000 герц.

Методы подключения на схемах

Имеется несколько видов индуктивных датчиков с различным числом проводов для подключения. Рассмотрим основные виды подключений разных индуктивных датчиков.

• Двухпроводные индуктивные датчики подключаются непосредственно в нагрузочную цепь. Это наиболее простой способ, однако в нем есть особенности. Для такого способа для нагрузки требуется номинальное сопротивление. Если это сопротивление будет больше или меньше, то устройство функционирует некорректно. При включении датчика на постоянный ток нельзя забывать о полярности выводов.
• Трехпроводные индуктивные датчики наиболее популярны. В них имеется два проводника для подключения питания, а один для нагрузки.
• Четырехпроводные и пятипроводные индуктивные датчики. У них два провода на питание, другие два на нагрузку, пятый проводник для выбора режима эксплуатации.

Цветовая маркировка

Маркировка проводников цветом является очень удобной для осуществления обслуживания и монтажа датчиков. Их выходные проводники промаркированы определенным цветом:

• Минус – синий.
• Плюс – красный.
• Выход – черный цвет.
• Второй проводник выхода – белый цвет.

Погрешности

Погрешность преобразования диагностируемого параметра влияет на способность выдачи информации индуктивным датчиком. Суммарная погрешность состоит из множества различных погрешностей:

• Электромагнитная погрешность является случайной величиной. Она появляется вследствие индуцирования ЭДС в катушке датчика наружными магнитными полями. На производстве возле силовых электрических устройств существуют магнитные поля чаще всего частотой 50 герц.
• Погрешность от температуры также является случайным значением, так как работа большого количества элементов датчика зависит от температуры и является значительной величиной, учитываемой при проектировании датчиков.
• Погрешность магнитной упругости. Она появляется от нестабильности деформаций сердечника при сборке прибора, а также из-за изменения деформаций при работе. Влияние нестабильности напряжений в магнитопроводе образует нестабильность сигнала на выходе.
• Погрешности устройства появляются по причине влияния измеряющей силы на деформации элементов датчика, а также влияния скачка усилия измерения на нестабильность деформации. Также на погрешность влияют люфты и зазоры в подвижных частях конструкции датчика.

• Погрешность кабеля образуется от непостоянной величины сопротивления, деформации кабеля и его температуры, наводок электродвижущей силы в кабеле от внешних полей.

• Тензометрическая погрешность случайная величина и зависит от качества намотки витков провода. При намотке возникают механические напряжения, изменение которых при функционировании датчика приводит к изменению сопротивления обмотки постоянному току, а значит, изменению сигнала на выходе. Чаще всего в качественных датчиках эту погрешность не учитывают.
• Погрешность старения датчика появляется от износа движущихся частей устройства датчика, а также постоянного изменения электромагнитных свойств магнитопровода. Такую погрешность считают также случайным значением. При определении погрешности износа учитывается кинематика устройства датчика. При проектировании датчика рекомендуется определять его срок эксплуатации в нормальном режиме, за период которого погрешность от износа не превзойдет заданного значения.
• Погрешность технологии появляется при отклонениях от техпроцесса изготовления датчика, разброса параметров катушек и элементов при сборке, от влияния натягов и зазоров при сопряжении деталей. Оценка погрешности технологии производится простыми механическими измерителями.

Электромагнитные параметры материалов и их свойства со временем меняются. Чаще всего процессы изменения свойств материалов происходят в первые 200 часов после термообработки сердечника магнитопровода. Далее эти свойства остаются теми же, и не влияют на полную погрешность датчика.

Достоинства

• Большая чувствительность.
• Повышенная мощность выхода, до нескольких десятков Вт.
• Возможность подключения к промышленным источникам частоты.
• Прочное и простое устройство.
• Нет трущихся контактов.

Недостатки

• Способны функционировать только на переменном напряжении.
• Стабильность питания и частота влияют на точность работы датчика.

Сфера использования

• Медицинские аппараты.
• Бытовая техника.
• Автомобильная промышленность.
• Робототехническое оборудование.
• Промышленная техника регулирования и измерения.

Похожие темы:

Датчик Tuning-fork преимущества датчика бренда ViBRA,

Уже более 50 лет компания Shinko Denshi создает и развивает самые передовые и оригинальные технологии.

Принцип взвешивания датчика Tuning-Fork.

Это датчик Tuning-Fork.

Чем больше нагрузка на весы, тем выше натяжение и выше частота вибрации датчика.

Когда нагрузка невелика, напряжение и частота низкие.

Таким образом, датчик Tuning-Fork напрямую преобразует изменение нагрузки в изменение частоты.

То есть, мы можем определять значение веса путем измерения изменения частоты.

Это принцип взвешивания датчика Tuning-Fork.

Это схематическое изображение весов Vibra.

Вес прикладывается к датчику Tuning-Fork. Датчик выдает вибрационный сигнал. Сигнал принимается счетчиком частоты, далее на дисплее показывается значение веса. Счетчик частоты это важный элемент, он сильно влияет на разрешение измерения

4 самых важных характеристики датчика Tuning-Fork.

1. Превосходная долгосрочная стабильная производительность.

2. Короткое время прогрева.

3. Низкое энергопотребление.

4. Надежность — малое количество отказов.

Почему мы используем датчик Tuning-Fork?

В настоящее время в электронных весах главным образом используются три основные типа датчиков: тензодатчик, электромагнитный датчик и датчик Tuning-Fork. Сравнивая Tuning-Fork с двумя другими системами, становятся  очевидными неоспоримые преимущества датчика бренда ViBRA, который имеет  также и научную новизну, основываясь на координально другом принципе работы.

Датчик Tuning-Fork.

Датчик Tuning-Fork представляет из себя монолитную систему, состоящую из двух камертонов, соединенных зубцами в единое целое. При растяжении или сжатии металлического вибратора происходит изменение (повышение или уменьшение) его частоты.

Камертон применяется в качестве эталона звука определенной высоты для настройки музыкальных инструментов, так как частота является чрезвычайно стабильной физической характеристикой.

Кроме того частота является цифровой характеристикой, и поэтому не требуется дополнительного аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Деформация датчика Tuning-Fork составляет всего 1/10 от деформации тензодатчика, но при этом чувствительность выше чувствительности тезодатчика более чем в 50 раз.

Электромагнитный датчик.

Данный принцип использует компенсацию нагрузки электромагнитной силой путем изменения силы тока, протекающего через катушку магнита.

Данный тип датчика позволяет достичь очень высокой точности взвешивания, однако требует установки аналого-цифрового преобразователя, как и тензодатчик.

На показания весов, использующих данный тип датчика, сильное влияние оказывают электромагнитные поля и изменения температуры. До начала измерений система на базе электромагнитного датчика требует длительного прогрева.

Тензодатчик.

Датчик состоит из металлической (как правило, алюминиевой или стальной) балки и наклеенного на нее тензорезистора, сопротивление которого изменяется пропорционально деформации балки.

Весы на базе тензодатчика также требуют АЦП для преобразования сигнала.

Достоинством тезодатчика являются простота и низкая стоимость. Однако, точность таких весов намного ниже, чем точность весов на электромагнитном датчике или на датчике Tuning-Fork.

Тензодатчик также требует примерно получасового прогрева для получения стабильных результатов измерений.

Сравнение основных типов датчиков.

Весы на датчике Tuning-Fork превосходят все ожидания

Наиболее значительным достоинством датчика Tuning-Fork является  высокая стабильность калибровки при изменении температуры.  Это объективно доказано работой крупнейшего в мире оптического телескопа «Субару», который использует систему Tuning-Fork для контроля положения своего основного зеркала уже в течение длительного времени. Это означает, что отпадает необходимость не только в прогреве весов перед работой, но и в их периодической калибровке, если место эксплуатации весов не менялось.

Преимущества акустического  датчика высоко оценены в OIML (Международная организация законодательной метрологии). Инженеры Shinko Denshi написали статью, в которой детально подтвердили характеристики датчика «Tuning fork» и соответствие классу точности D 50 по стандартам OIML R60:2000, которым  довольно сложно соответствовать традиционным весам с тензодатчиком. Статья была опубликована в официальном журнале OIML » OIML бюллетене» в январе 2015 года. Вы можете увидеть статью на веб-сайте МОЗМ или скачать их здесь.

 Oiml_bulletin_jan_2015_RUS

 Oiml_bulletin_jan_2015_ENG

Система предупреждения | военная техника

Полная статья

Система предупреждения , в военной науке, любой метод, используемый для обнаружения ситуации или намерений противника, чтобы можно было дать предупреждение.

Поскольку военная тактика с незапамятных времен подчеркивала ценность внезапности — по времени, месту атаки, маршруту, весу и характеру оружия — защитники стремились создать системы предупреждения, чтобы справиться со всеми этими тактиками.Существует много типов систем предупреждения. Системы долгосрочного или политического предупреждения используют дипломатические, политические, технологические и экономические показатели для прогнозирования боевых действий. Защитник может отреагировать усилением защиты, заключением договоров или уступок или другими действиями. Политическое предупреждение, двусмысленное и неспособное полностью раскрыть намерение злоумышленника, часто приводит к неоцененной и игнорируемой ситуации.

Среднесрочное или стратегическое предупреждение, обычно охватывающее период времени в несколько дней или недель, представляет собой уведомление или решение о том, что военные действия могут быть неизбежными.Краткосрочное или тактическое предупреждение, часто за часы или минуты, представляет собой уведомление о том, что противник начал боевые действия.

Предупреждение и обнаружение — это отдельные функции. Датчики или устройства обнаружения воспринимают атаку, возможности нападения, близость противника, его местоположение, его размер, его действия, возможности его оружия или некоторые изменения в его политической, экономической, технической или военной позиции.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Системы предупреждения включают устройства обнаружения, но также подразумевают суждения, решения и действия, которые следуют за получением информации датчика. Предупреждение включает в себя общение, анализ информации, решения и соответствующие действия. Визуальное наблюдение по-прежнему остается важным, в дополнение к телескопам, камерам, тепловизионным устройствам, устройствам с низким уровнем освещенности, радиолокационным, акустическим, сейсмическим, химическим и ядерным устройствам обнаружения. Продукт или выходной сигнал этих датчиков сложен и объемен и требует, чтобы компьютеры собирали и обобщали данные для лиц, принимающих решения.Часто самой дорогой частью и самым слабым звеном системы предупреждения является не датчик, а системы связи и оценки. В современных системах оповещения требуются технологии всех типов.

История

История изобилует примерами успешных военных сюрпризов; трудно найти примеры эффективного предупреждения. Военная подготовка подчеркивала ценность внезапности, хитрости и обмана, но ценность предупреждения долгое время игнорировалась. Фланговая и арьергардия для защиты марширующих колонн, патрули и разведчики для обнаружения врага, а также часовые для охраны лагерей, конечно, использовались на войне с древних времен.Иногда животных использовали для обнаружения приближения врага; собаки и лошади были особенно любимы, хотя, по словам древнего историка Ливия, римляне использовали гусей для обнаружения ночного нападения галлов на Рим в 4 веке до нашей эры. Высокие места, удобные для наблюдения, часто дополнялись сторожевыми башнями, например, расположенными вдоль Великой Китайской стены и на стене Адриана в Британии.

Аэростат для наблюдения был важным технологическим достижением. Впервые использованный в войне французами в конце 18 века, в первую очередь для наступательной разведки на поле боя, его оборонительные возможности были продемонстрированы в Гражданской войне в США; В мае 1863 года воздушный шар Потомакской армии обнаружил, что армия Ли двигалась из своего лагеря через Раппаханнок, чтобы начать Геттисбергскую кампанию.Впервые аэрофотосъемка была сделана французами и использовалась во время войны за независимость Италии (1859 г.).

Наблюдателю на воздушном шаре во время испано-американской войны 1898 года приписывают открытие альтернативного маршрута на холм Сан-Хуан во время битвы там. Такому наблюдению приписывают еще несколько успехов, прежде чем воздушный шар был дополнен гораздо более ценным самолетом в Первой мировой войне. Тем не менее, воздушный шар так и не реализовал свой потенциал в качестве предупреждающего устройства.

В боевых действиях на море предупреждению и обнаружению не уделялось равного внимания.Еще во времена минойской цивилизации Крита сторожевые корабли использовались, но в основном в наступательных целях. В более поздние века были предусмотрены приподнятые квартердеки и наблюдательные посты на верхних парусных мачтах, но начало серьезной морской технологии обнаружения появилось только после появления подводных лодок.

К 1914 году бинокли, телескопы, телеграф и телефон были хорошо зарекомендовавшими себя военными средствами; Самолет, впервые использованный итальянцами в итало-турецкой войне 1911 года, показал свой потенциал в качестве средства наблюдения в битве на Марне.Радиосвязь дала возможность немедленно сделать наблюдения за атмосферой. Воздушный бой стал неизбежным, поскольку каждая сторона пыталась лишить другую возможности воздушной разведки.

Прожекторы

, впервые использованные во время русско-японской войны (1904 г.), широко использовались во время Первой мировой войны для обнаружения дирижаблей и самолетов при ночных бомбардировках. Сигнальные ракеты использовались для освещения поля боя между окопами для обнаружения групп, совершающих набеги. Подслушивающие устройства, использующие сигнальные рожки для обнаружения и определения местоположения вражеских самолетов, также использовались с ограниченным успехом.

Несмотря на новшества Первой мировой войны, Вторая мировая война принесла гораздо больше технологических инноваций. Радар сделал устаревшими медленные и неточные старые подслушивающие устройства. Радиосвязь достигла больших успехов, особенно в диапазоне очень высоких частот. Комбинация радара и свободной от помех высокочастотной связи сыграла решающую роль в том, что британские ВВС смогли противостоять воздушной атаке Гитлера и выиграть Битву за Британию.

Несмотря на изощренность радара, наземные корректировщики сыграли важную роль в заполнении пробелов в зоне действия радара.Их сообщения, пересылаемые в центр построения заговоров, были собраны, чтобы отслеживать продвижение злоумышленников (отслеживание).

Появление ядерного оружия (1945 г.), особенно в сочетании со скоростью и дальностью полета межконтинентальных ракет, дало новое измерение ценности внезапности для атакующего. Долгосрочное предупреждение внезапно приобрело первостепенное значение. Мало того, что все формы недвусмысленного предупреждения стали незаменимыми, но и предупреждение должно было вызвать доверие для агрессора; то есть должна была быть предоставлена ​​гарантия, что не все оружие ответного удара будет уничтожено первым ударом.Бомбардировщики находились в воздухе, чтобы избежать разрушения на земле, и были предприняты попытки обеспечить определенную степень защиты гражданского населения с помощью укрытий.

Практически все аспекты науки и техники были внедрены в современные системы ведения войны и предупреждения: самолеты, вертолеты, подводные лодки, спутники Земли, телевидение, лазеры, а также магнитные, акустические, сейсмические, инфракрасные, ядерные и химические детекторы.

Датчики электромагнитного излучения | Emerald Insight

Издатель

:

Изумруд Груп Паблишинг Лимитед

Датчики электромагнитного излучения

Тип изделия: Точка обзора От: Датчик Обзор, Том 28, Выпуск 3

Ахмед аш-Шаммаа Общие инженерные исследования Институт, Ливерпульский университет Джона Мура, Ливерпуль, Великобритания

Радиоволны, микроволны, инфракрасный, видимый свет, ультрафиолет, X- и γ -лучи все являются примерами электромагнитного излучения.Это волны с электрическими и магнитные компоненты, которые движутся со скоростью света в вакууме, примерно 300 миллионов м / с. Электрическое и магнитное поля колеблются при под прямым углом друг к другу и комбинированные волны движутся в направлении, перпендикулярном к колебаниям как электрического, так и магнитного поля. Как и все волны, они иметь частоту, которая представляет собой количество гребней в секунду, и длину волны, которое представляет собой расстояние между последовательными гребнями. Эти значения используются для классифицируйте излучение по типам, указанным выше.Здесь приведены примеры в порядке увеличения частоты и уменьшения длины волны. FM-радио, для например, передается на частотах около 100 МГц, имеет длину волны 3 м. и может быть обнаружен с помощью антенны. Глаз может определять длины волн в этом регионе. 380-750 нм, менее одной тысячной миллиметра. Электромагнитный излучение с еще более высокими частотами и, следовательно, меньшими длинами волн, является ионизирующий, что означает, что достаточно большое воздействие может повредить ДНК и вызвать рак. Частота УФ-излучения примерно в десять миллионов раз выше, чем у что из FM-радио.

Для обнаружения различных диапазонов электромагнитное излучение. Антенны подходят для обнаружения радиоволн и микроволновые передачи, используемые, например, устройствами Wi-Fi и Bluetooth. Оптические датчики, такие как фотодиоды и устройства с зарядовой связью, используются для инфракрасные и видимые длины волн. В трубках Гейгера-Мюллера используется ионизирующий свойства более высоких частот для создания импульса тока, который может быть используется для создания слышимого щелчка. Сцинтилляторы флуоресцируют при обнаружении ионизирующее излучение.СВЧ-датчики недавно успешно зарекомендовали себя диапазон 1-300 ГГц для различных промышленных приложений, включая неинвазивный мониторинг в реальном времени компонентов трубопроводов нефти и воды, пассивные радиометры и радары для картографии, визуализации и томографии. Недавние и будущие разработки таких датчиков, обладающих высокой точностью и надежность в приложениях здравоохранения, включая обнаружение опухолей, алкоголя, лекарства и сахар в кровотоке. Появилась новая разработка в использовании оптическая визуализация в лучевой терапии, которая очень сильно измеряет движения пациента. точно, что будет иметь огромный потенциал для индустрии здравоохранения.Будущие датчики появятся в виде наноразмеров с гибридными многофункциональные датчики, отвечающие требованиям многих сложных Приложения.

MR-1719

Цель

Обнаружение и распознавание неразорвавшихся боеприпасов (НРБ) в подводной среде (НБ) представляет дополнительные проблемы по сравнению с наземной средой. В частности, участки UW содержат большое количество мусора из окружающей среды, мусора и препятствий, таких как сваи, ловушки для крабов, якоря, кораллы и мусор.Высокая проводимость морской воды серьезно ограничивает эффективность систем геолокации, которые используют радиочастотную (РЧ) передачу (например, системы глобального позиционирования [GPS]). Обычно объекты UW из-за динамического характера и неблагоприятных характеристик распространения радиочастотного излучения являются более сложными и сложными, чем наземные объекты; поэтому даже при использовании современных технологий трудно получить желаемую точность позиционирования на сантиметровом уровне для поддержки передовых методов обработки дискриминации с использованием магнитных и электромагнитных (ЭМ) данных.Более того, позиционирование в среде UW в значительной степени зависит от способности точно измерять геометрию буксируемого массива или периодического повторного сбора данных GPS беспилотными транспортными средствами UW — оба из которых приводят к распространению позиционных ошибок в данных съемки. Таким образом, для улучшения обнаружения боеприпасов НБ и надежного распознавания боеприпасов, а также для снижения затрат на восстановление после обезвреживания НРБ требуются новые датчики геолокации с точностью позиционирования сантиметрового уровня и достаточным соотношением сигнал / шум.

Целью этого проекта было исследование и разработка нового низкочастотного электромагнитного датчика для быстрой и точной геолокации на основе измеренного векторного магнитного поля, который был бы достаточно надежным и эффективным для использования в реальном поле для обнаружения UW UXO. и системы распознавания слежения и позиционирования.

Технический подход

Этот проект сосредоточен на фундаментальных аспектах математического, физического, компьютерного моделирования и возможной практической реализации подхода к геолокации UW. А именно, были исследованы два метода с использованием низкочастотного магнитного поля — первый метод был основан на оценках градиента полного тензора векторного магнитного поля в заданной точке, а второй использовал алгоритм нелинейной оптимизации, основанный на подходе дифференциальной эволюции (DE).В рамках этого проекта изучалась чувствительность оценок градиента векторного магнитного поля с использованием стандартного конечно-разного подхода. Кроме того, использовался решатель трехмерной электромагнитной индукции, основанный на методе вспомогательных источников для оценки шума от сферических и сфероидальных мишеней, подобных неразорвавшимся боеприпасам. Также были изучены точность, с которой система может оценить местоположение передатчика, устойчивость к шуму и требования в отношении качества и количества данных.

Результаты

Результаты этого исследования показывают, что как методы полного тензорного градиента векторного магнитного поля, так и методы DE могут обеспечить геолокацию UW на сантиметровом уровне. Однако, когда сигналы первичного магнитного поля загрязнены случайным шумом из-за металлических целей UW, изменения проводимости / частоты воды и размера передатчика, эффективность подхода полного тензорного градиента векторного магнитного поля значительно ухудшается по сравнению с нелинейным. Техника оптимизации DE.Кроме того, количество приемников (Rx), необходимое для метода градиента векторного тензора магнитного поля, и его чувствительность по отношению к разнесению датчиков не позволили исследователям продолжить рассмотрение этого метода для определения местоположения UW, оставив нелинейный подход, который использует только три вектора. Rx как метод выбора для отслеживания местоположения датчиков запроса UW с точностью до сантиметра.

Преимущества

К преимуществам этого исследования и последующей работы относится геолокация с высокой точностью для систем UW.Точное определение положения датчика UW обеспечит картографирование участков UW с высоким разрешением, а также предоставит информацию для улучшенной характеристики и выделения признаков объектов UW.

Что такое дистанционное зондирование? | Earthdata

Дистанционное зондирование — это получение информации на расстоянии. НАСА наблюдает за Землей и другими планетными телами с помощью удаленных датчиков на спутниках и самолетах, которые обнаруживают и регистрируют отраженную или излучаемую энергию. Дистанционные датчики, которые обеспечивают глобальную перспективу и множество данных о системах Земли, позволяют принимать решения на основе данных, основанные на текущем и будущем состоянии нашей планеты.

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с техническим докладом группы NASA по межучрежденческой реализации и передовым концепциям (IMPACT): от пикселей к продуктам: обзор спутникового дистанционного зондирования.

Орбиты

Есть три основных типа орбит, на которых находятся спутники: полярные; неполярная, низкоорбитальная и геостационарная.

Плоскость орбиты Совместной полярной спутниковой системы (JPSS) NOAA / NASA с обозначениями, описывающими наклон орбиты 98,69 градуса.

Спутники на полярной орбите находятся в плоскости орбиты, которая наклонена почти на 90 градусов к экваториальной плоскости.Этот наклон позволяет спутнику ощущать весь земной шар, включая полярные регионы, обеспечивая наблюдение за местами, до которых трудно добраться с земли. Многие спутники на полярной орбите считаются солнечно-синхронными, что означает, что спутник проходит над одним и тем же местом в одно и то же солнечное время каждый цикл.

Полярные орбиты могут быть восходящими или нисходящими. По восходящей орбите спутники движутся с юга на север, когда их путь пересекает экватор. По нисходящим орбитам спутники движутся с севера на юг.Совместное Национальное полярно-орбитальное партнерство NASA / NOAA Suomi (Suomi NPP) является примером спутника на полярной орбите, который обеспечивает ежедневное покрытие земного шара.

Космический аппарат на геостационарной орбите.

Неполярные низкие околоземные орбиты обычно находятся на высоте менее 2 000 км над поверхностью Земли. (Для справки, Международная космическая станция находится на орбите на высоте ~ 400 км.) Эти орбиты не обеспечивают глобального покрытия, а вместо этого покрывают только частичный диапазон широт.Global Precipitation Mission (GPM) является примером неполярного спутника на низкой околоземной орбите, охватывающего от 65 градусов северной широты до 65 градусов южной широты.

Геостационарные спутники следят за вращением Земли и движутся с той же скоростью вращения; из-за этого спутники кажутся наблюдателю на Земле фиксированными в одном месте. Эти спутники захватывают один и тот же вид Земли при каждом наблюдении и поэтому обеспечивают почти непрерывное покрытие одной области. Метеорологические спутники, такие как серия геостационарных спутников для наблюдения за окружающей средой (GOES), являются примерами геостационарных спутников.

Наблюдения по электромагнитному спектру

Электромагнитная энергия, создаваемая вибрацией заряженных частиц, распространяется в форме волн через атмосферу и космический вакуум. Эти волны имеют разные длины волн (расстояние от гребня волны до гребня волны) и частоты; чем короче длина волны, тем выше частота. Некоторые, такие как радио, микроволновые и инфракрасные волны, имеют более длинную волну, в то время как другие, такие как ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи, имеют гораздо более короткую длину волны.Видимый свет находится в середине диапазона длинноволнового и коротковолнового излучения. Эта небольшая часть энергии — все, что человеческий глаз способен уловить. Приборы необходимы для обнаружения всех других форм электромагнитной энергии. Приборы НАСА используют весь спектр спектра для исследования и понимания процессов, происходящих здесь, на Земле, и на других планетных телах.

Диаграмма электромагнитного спектра

Некоторые волны поглощаются или отражаются элементами атмосферы, такими как водяной пар и углекислый газ, в то время как некоторые длины волн позволяют беспрепятственно перемещаться в атмосфере; видимый свет имеет длины волн, которые могут передаваться через атмосферу.Микроволновая энергия имеет длины волн, которые могут проходить сквозь облака; многие наши метеорологические спутники и спутники связи используют это преимущество.

Спектральные характеристики различных объектов Земли в видимом спектре света. Кредит: Джинни Аллен

Основным источником энергии, наблюдаемой со спутников, является Солнце. Количество отраженной солнечной энергии зависит от шероховатости поверхности и ее альбедо, то есть от того, насколько хорошо поверхность отражает свет, а не поглощает его.Снег, например, имеет очень высокое альбедо, отражая до 90% энергии, которую он получает от Солнца, тогда как океан отражает только около 6%, поглощая остальную. Часто, когда энергия поглощается, она повторно излучается, обычно на более длинных волнах. Например, энергия, поглощенная океаном, переизлучается в виде инфракрасного излучения.

Все вещи на Земле отражают, поглощают или передают энергию, количество которой зависит от длины волны. Все на Земле имеет уникальный спектральный «отпечаток пальца», так же как ваш отпечаток уникален для вас.Исследователи могут использовать эту информацию для определения различных особенностей Земли, а также различных типов горных пород и минералов. Количество спектральных полос, обнаруженных данным прибором, его спектральное разрешение, определяет, насколько исследователь может различать материалы.

Для получения дополнительной информации об электромагнитном спектре вместе с сопутствующими видеороликами см. Обзор НАСА по электромагнитному спектру.

Подобно тому, как железо и медь по-разному выглядят в видимом свете, минералы, богатые железом и медью, отражают различное количество света в инфракрасном спектре.На этом графике сравнивается коэффициент отражения гематита (железной руды) с малахитом и хризоколлой (минералы, богатые медью) от 200 до 3000 нанометров. (Изображение НАСА Роберта Симмона с использованием данных из спектроскопической лаборатории Геологической службы США)

Датчики

Датчики или инструменты на борту спутников и самолетов используют Солнце в качестве источника освещения или обеспечивают собственный источник освещения, измеряя энергию, которая отражается назад. Датчики, использующие естественную энергию Солнца, называются пассивными датчиками; те, которые обеспечивают собственный источник энергии, называются активными датчиками.

Диаграмма пассивного датчика в сравнении с активным датчиком. Предоставлено: Программа обучения НАСА по прикладному дистанционному зондированию

. Пассивные датчики включают в себя различные типы радиометров (инструменты, которые количественно измеряют интенсивность электромагнитного излучения в выбранных диапазонах) и спектрометры (устройства, предназначенные для обнаружения, измерения и анализа спектрального состава отраженного электромагнитного излучения). Большинство пассивных систем, используемых в приложениях дистанционного зондирования, работают в видимой, инфракрасной, тепловой инфракрасной и микроволновой частях электромагнитного спектра.Эти датчики измеряют температуру поверхности земли и моря, свойства растительности, свойства облаков и аэрозолей, а также другие физические свойства.

Обратите внимание, что большинство пассивных датчиков не могут проникать сквозь плотный облачный покров и, таким образом, имеют ограничения при наблюдении за такими районами, как тропики, где плотный облачный покров является частым.

К активным датчикам относятся различные типы радиодатчиков и датчиков дальности (радаров), высотомеры и рефлектометры. Большинство активных датчиков работают в микроволновом диапазоне электромагнитного спектра, что дает им возможность проникать в атмосферу в большинстве условий.Эти типы датчиков полезны для измерения вертикальных профилей аэрозолей, структуры леса, осадков и ветра, топографии морской поверхности и льда, среди прочего.

На странице данных о Земле «Дистанционные датчики» представлен список всех пассивных и активных датчиков НАСА для наук о Земле. Что такое радар с синтезированной апертурой? предоставляет конкретную информацию об этом типе активного радарного датчика.

Разрешение

Разрешение играет роль в том, как можно использовать данные с датчика.В зависимости от орбиты спутника и конструкции датчика разрешение может варьироваться. Для любого набора данных необходимо учитывать четыре типа разрешения: радиометрическое, пространственное, спектральное и временное.

Радиометрическое разрешение — это количество информации в каждом пикселе, то есть количество битов, представляющих записанную энергию. Каждый бит записывает показатель степени 2. Например, разрешение 8 бит составляет 2 ⁸ , что указывает на то, что датчик имеет 256 потенциальных цифровых значений (0–255) для хранения информации.Таким образом, чем выше радиометрическое разрешение, тем больше значений доступно для хранения информации, обеспечивая лучшее различение даже малейших различий в энергии. Например, при оценке качества воды необходимо радиометрическое разрешение, чтобы различать тонкие различия в цвете океана.

Достижения в технологии дистанционного зондирования позволили значительно улучшить спутниковые изображения. Среди достижений были улучшения радиометрического разрешения — или того, насколько чувствителен инструмент к небольшим различиям в электромагнитной энергии.Датчики с высоким радиометрическим разрешением могут различать большие детали и вариации света. (Снимки обсерватории Земли НАСА, сделанные Джошуа Стивенсом с использованием данных Landsat Геологической службы США.)

Пространственное разрешение определяется размером каждого пикселя в цифровом изображении и площадью поверхности Земли, представленной этим пикселем. Например, большинство полос, наблюдаемых спектрорадиометром среднего разрешения (MODIS), имеют пространственное разрешение 1 км; каждый пиксель представляет собой участок земли размером 1 км x 1 км.MODIS также включает диапазоны с пространственным разрешением 250 м или 500 м. Чем выше разрешение (чем ниже число), тем больше деталей вы видите. На изображении ниже вы можете увидеть разницу в пикселизации между изображением 30 м / пиксель, изображением 100 м / пиксель и изображением 300 м / пиксель.

Данные Landsat 8 от 7 июля 2019 г. над Рейкьявиком, Исландия. Предоставлено Обсерваторией Земли НАСА.

Верх куба представляет собой изображение в искусственных цветах, которое подчеркивает структуру воды и пруда-испарителя справа.Стороны куба представляют собой срезы, показывающие края вершины всех 224 спектральных каналов AVIRIS. Верхние части сторон находятся в видимой части спектра (длина волны 400 нанометров), а нижние — в инфракрасном (2500 нанометров).

Спектральное разрешение — это способность сенсора различать более тонкие длины волн, то есть иметь больше и более узкие полосы. Многие датчики считаются мультиспектральными, то есть они имеют от 3 до 10 диапазонов.Датчики с сотнями и даже тысячами полос считаются гиперспектральными. Чем уже диапазон длин волн для данного диапазона, тем точнее спектральное разрешение. Например, бортовой спектрометр видимого / инфракрасного изображения (AVIRIS) собирает информацию в 224 спектральных каналах. Куб справа представляет детали в данных. На этом уровне детализации можно провести различие между типами горных пород и минералов, типами растительности и другими особенностями. В кубе небольшая область с высоким откликом в правом верхнем углу изображения находится в красной части видимого спектра (около 700 нанометров) и обусловлена ​​наличием 1-сантиметрового (полдюймового) ) красные рассольные креветки в пруду-испарителе.

Временное разрешение — это время, за которое спутник совершает полный оборот по орбите и повторно посещает ту же зону наблюдения. Это разрешение зависит от орбиты, характеристик датчика и ширины полосы захвата. Поскольку геостационарные спутники соответствуют скорости вращения Земли, временное разрешение намного лучше, примерно 30 с — 1 мин. Спутники на полярной орбите имеют временное разрешение, которое может варьироваться от 1 до 16 дней. Например, MODIS имеет временное разрешение 1-2 дня, что позволяет нам визуализировать Землю, как она меняется день ото дня.Landsat, с другой стороны, имеет меньшую ширину полосы обзора и временное разрешение 16 дней; показывает не ежедневные изменения, а изменения раз в два месяца.

тайлов MODIS против тайлов Landsat. MODIS имеет гораздо больший образец, чем Landsat; и, следовательно, временное разрешение 1-2 дня по сравнению с 16 у Landsat. Красные точки обозначают центральную точку каждого тайла Landsat.

Почему бы не создать датчик с высоким пространственным, спектральным и временным разрешением? Сложно объединить все желаемые функции в один удаленный датчик; для получения наблюдений с высоким пространственным разрешением (например, Landsat) требуется более узкая полоса обзора, что, в свою очередь, требует больше времени между наблюдениями данной области, что приводит к более низкому временному разрешению.Исследователям приходится идти на компромиссы. Вот почему очень важно понимать, какие данные необходимы для той или иной области исследования. При исследовании погоды, которая очень динамична во времени, очень важно иметь точное временное разрешение. При исследовании сезонных изменений растительности можно пожертвовать прекрасным временным разрешением ради более высокого спектрального и / или пространственного разрешения.

Обработка, интерпретация и анализ данных

Данные дистанционного зондирования, полученные с приборов на борту спутников, требуют обработки, прежде чем данные станут доступны большинству исследователей и пользователей прикладных наук.Большинство необработанных спутниковых данных НАСА (уровень 0, см. Уровни обработки данных) обрабатываются на объектах систем обработки данных под руководством научных исследователей (SIPS). Все данные обрабатываются как минимум до Уровня 1, но большинство из них имеют связанные продукты Уровня 2 (производные геофизические переменные) и Уровня 3 (переменные, отображаемые в единых масштабах пространственно-временной сетки). У многих даже есть продукты уровня 4. Данные НАСА по науке о Земле хранятся в одном из Центров распределенного активного архива (DAAC).

Большинство данных хранятся в формате иерархических данных (HDF) или общей сетевой форме данных (NetCDF).Доступны многочисленные инструменты для работы с данными для подмножества, преобразования, визуализации и экспорта в различные другие форматы файлов.

После обработки данных их можно использовать в различных приложениях, от сельского хозяйства до водных ресурсов, здоровья и качества воздуха. Отдельный датчик не может ответить на все исследовательские вопросы в рамках данного приложения. Пользователи часто нуждаются в использовании нескольких датчиков и продуктов данных для решения своего вопроса, принимая во внимание ограничения данных, предоставляемых с различным спектральным, пространственным и временным разрешением.

Создание спутниковых изображений

Многие датчики собирают данные на разных спектральных длинах волн. Например, первый диапазон Landsat 8 собирает данные при 0,433–0,453 мкм, а диапазон MODIS — 0,620–0,670 мкм. Landsat 8 имеет в общей сложности 11 диапазонов, тогда как MODIS имеет 36 диапазонов, все из которых измеряют различные области электромагнитного спектра. Полосы можно комбинировать для получения изображений данных, чтобы выявить различные особенности ландшафта. Часто изображения данных используются для выделения характеристик изучаемого региона или для определения области исследования.

Для полноцветного (красного, синего, зеленого (RGB)) изображения со спутника Landsat полосы 4, 3, 2 объединяются соответственно; с совместным НАСА / NOAA Национальным полярно-орбитальным партнерством Суоми (Suomi NPP) Набор радиометров для визуализации в видимом инфракрасном диапазоне (VIIRS), изображение в истинном цвете: красный = полоса I1, зеленый = полоса M4, синий = полоса M3. На полноцветных изображениях Земля изображена такой, какой вы ее видите сверху. Однако другие комбинации могут использоваться для конкретных научных приложений — от мониторинга наводнений до определения границ урбанизации и картографирования растительности.Например, с данными VIIRS создание изображения в ложных цветах (R = M11, G = I2, B = I1) полезно для различения шрамов от ожогов от невысокой растительности или голой почвы, а также для обнажения затопленных участков. Чтобы увидеть больше комбинаций диапазонов от Landsat, ознакомьтесь с ремиксом диапазонов Landsat Band Remix от студии научной визуализации NASA или статьей Many Hues of London из Обсерватории Земли. Чтобы узнать о других распространенных комбинациях полос, см. «Как интерпретировать распространенные изображения в ложных цветах» Обсерватории Земли; в статье представлены общие комбинации полос, а также даны подробные сведения об интерпретации изображений.

Шрамы от пожара сильно отражаются в диапазоне 7 от спутника Landsat, который собирает данные в коротковолновом инфракрасном диапазоне. Его невозможно пропустить на правом изображении ниже в виде красноватой отметки, тогда как на стандартном изображении RGB слева шрам от огня даже не распознается. Предоставлено: НАСА.

Интерпретация изображений

После обработки данных в изображения с различными комбинациями диапазонов они могут помочь в принятии решений по управлению ресурсами и оценке стихийных бедствий; образы просто нужно интерпретировать.Для начала есть несколько стратегий (адаптированных из книги «Как интерпретировать спутниковое изображение» Обсерватории Земли).

1. Знайте масштаб — существуют разные масштабы, основанные на пространственном разрешении изображения, и каждый масштаб обеспечивает разные важные функции. Например, при отслеживании наводнения подробный вид с высоким разрешением покажет, какие дома и предприятия окружены водой. Более широкий вид ландшафта показывает, какие части округа или мегаполиса затоплены и, возможно, откуда идет вода.Еще более широкий вид показал бы весь регион — затопленную речную систему или горные хребты и долины, контролирующие течение. Вид в полушарии покажет движение погодных систем, связанных с наводнениями.
2. Ищите узоры, формы и текстуры — многие особенности легко определить по их узору или форме. Например, сельскохозяйственные угодья имеют очень геометрическую форму, обычно это круги или прямоугольники. Прямые линии обычно представляют собой искусственные сооружения, такие как дороги или каналы.
3. Определите цвета — при использовании цвета для выделения элементов важно знать комбинацию полос, использованную при создании изображения. Изображения с естественными или естественными цветами — это в основном то, что мы увидели бы собственными глазами, глядя вниз из космоса. Вода поглощает свет, поэтому обычно кажется черной или синей; однако солнечный свет, отражающийся от поверхности, может сделать ее серой или серебристой. Осадок может влиять на цвет воды, делая ее более коричневой, как и водоросли, делая ее более зеленой. Цвет растений варьируется в зависимости от сезона: весной и летом обычно ярко-зеленый; осень может иметь оранжевый, желтый и коричневый цвета; а зимой может быть больше коричневых.Голая земля обычно имеет оттенок коричневого; однако это зависит от минерального состава осадка. Городские районы обычно серые из-за обширного бетона. Лед и снег белые, но облака тоже. При использовании цвета важно идентифицировать предметы, чтобы использовать окружающие элементы, чтобы поместить предметы в контекст.
4. Подумайте о том, что вы знаете — знание области, которую вы наблюдаете, помогает идентифицировать эти особенности. Например, знание того, что местность недавно была сожжена лесным пожаром, может помочь определить, почему растительность может выглядеть немного иначе.

Количественный анализ

Различные типы земного покрова легче различать с помощью алгоритмов классификации изображений. Классификация изображений использует спектральную информацию каждого отдельного пикселя. Программа, использующая алгоритмы классификации изображений, может автоматически группировать пиксели в так называемой неконтролируемой классификации. Пользователь также может указывать области известного типа земного покрова, чтобы «обучить» программу группировать подобные пиксели; это называется контролируемой классификацией.Карты или изображения также могут быть интегрированы в географическую информационную систему (ГИС), а затем каждый пиксель можно сравнить с другими данными ГИС, такими как данные переписи населения. Для получения дополнительной информации об интеграции данных НАСА о Земле в ГИС посетите страницу Earthdata GIS.

Спутники

также часто оснащены различными датчиками, измеряющими биогеофизические параметры, такие как температура поверхности моря, двуокись азота или другие атмосферные загрязнители, ветер, аэрозоли и биомасса. Эти параметры можно оценить с помощью методов статистического и спектрального анализа.

Следопыты данных

Чтобы помочь приступить к исследованиям на основе приложений с использованием данных дистанционного зондирования, Data Pathfinders предоставляет руководство по выбору продуктов данных, ориентированное на конкретные научные дисциплины и области применения, такие как упомянутые выше. Следопыты предоставляют прямые ссылки на наиболее часто используемые наборы данных и информационные продукты из коллекций данных НАСА по науке о Земле и ссылки на инструменты, которые предоставляют различные способы визуализации или подгруппы данных с возможностью сохранения данных в различных форматах файлов.

Датчики электромагнитных волн 24/60 ГГц | Радарные датчики

Датчик электромагнитных волн 60 ГГц

Описание

Новые сверхкомпактные маломощные радиодатчики серии SC1220 используют полосу частот 60 ГГц и определяют местоположение и движение человека с очень высокой точностью и точностью.

Серия SC1220 предлагает высокоточное зондирование с использованием полосы пропускания 7 ГГц (частота 57 ~ 64 ГГц для передатчика), что позволяет определять местонахождение человека и очень мелкие движения.Эти возможности делают их идеальными для сложных приложений, таких как управление приборами с помощью жестов. Кроме того, поскольку радарные датчики нечувствительны к условиям окружающей среды, таким как колебания температуры и освещенности, их можно использовать в устройствах умного дома и в различных приложениях.

Основные характеристики

• • Socionext была первой компанией в мире, разработавшей радарный датчик с частотой 60 ГГц в небольшом корпусе размером всего 7 мм X 7 мм X 0,83 мм с очень низким энергопотреблением (1 ~ 2).5 мВт.
  • Высокоинтегрированные и простые в использовании устройства, которые включают антенну, беспроводную схему, аналого-цифровой преобразователь, память FIFO, интерфейс SPI и интеллектуальный контроллер последовательности управления мощностью для гибкого управления рабочим циклом
  • Не требует от пользователей передовых знаний при работе с высокочастотными устройствами

SC1220AT2

SC1220AT2 обнаруживает трехмерные движения, такие как подъем и опускание рук человека.
Самый подходящий датчик для обнаружения трехмерных движений.Он поставляется со встроенной антенной из 2 систем передачи и приемной решетки 2×2 и может определять азимут, угол возвышения, скорость и расстояние. Помимо обнаружения присутствия, устройство может определять положение рук человека в трехмерном пространстве, что идеально подходит для операций, требующих жестов.

SC1220AT2 Примеры использования (включение / выключение света, воспроизведение музыки)

SC1221AR3

SC1221AR3 специализируется на высокоточном обнаружении двумерных движений и способен обнаруживать несколько движущихся объектов в определенной области.

Этот датчик идеально подходит для двумерного обнаружения движения. Он включает в себя линейную решетчатую приемную антенну 1×4 для определения азимута, скорости и расстояния до нескольких движущихся объектов. Хотя определение угла доступно только в азимутальном направлении, оно в два раза точнее, чем SC1220AT2, который подходит для обнаружения человека, входящего в определенную зону.

SC1221AR3 Примеры использования (множественное движение и обнаружение входа в зону)

Электромагнитное определение уровня сахара в крови — Основные исследования

Новая система измерения основана на анатомии артерий и вен руки и руки человека.

Датчики, которые могут быть прикреплены к перчатке или повязке, передают электромагнитные волны в целевые вены и артерии через кожу, мышцы и жировую ткань.
Марун Семаан, Американский университет Бейрута Многопрофильная исследовательская группа из Американского университета Бейрута в Ливане разработала систему гибких носимых датчиков глюкозы, которые могут неинвазивно и непрерывно измерять уровень глюкозы в крови. Датчики могут быть прикреплены к перчатке, наручной повязке и другим носимым аксессуарам.

Исследователи говорят, что их устройство, которое можно подключить к телефону пациента для передачи данных врачу, является альтернативой традиционному глюкометру, который требует укола пальца иглой.

Ученые изготовили прототип системы, которая имитирует сеть артерий и вен в руке и руке. Датчики, состоящие из антенны и полосового фильтра, измеряют уровень глюкозы в крови, передавая электромагнитные волны на вены и артерии через кожу, мышцы и жировую ткань.Затем ткани и глюкоза в артериальной и венозной крови отражают волны обратно к датчикам.

Интенсивность отраженных волн зависит от концентрации глюкозы в артериях и венах. Изменение интенсивности между прошедшей и отраженной волнами помогает оценить концентрацию глюкозы в крови.

Датчики успешно измерили уровень глюкозы в крови крыс с диабетом и здоровых людей-добровольцев, прошедших тесты на толерантность к глюкозе. Исследователи говорят, что их результаты находятся в клинически приемлемых пределах и не уступают коммерческим устройствам самоконтроля.

«Конструкция датчика может быть адаптирована к потребностям пациента», — говорит доцент кафедры электротехники АУБ Джозеф Костантин. «Например, перчатку и нарукавную повязку может использовать спортсмен, носок — ребенок, а ожерелье — взрослый. Дальнейшее расширение этой работы включает возможность использования датчика в качестве пускового механизма для инсулиновой помпы, что может открыть путь для системы искусственной поджелудочной железы ».

Наши лучшие производственные практики с экспертным квазаром

Катетеры, оснащенные сенсорной технологией, такой как электромагнитное зондирование, являются новой технологией, которая чрезвычайно полезна в трехмерной визуализации для интервенционных кардиологических процедур.Медицинский сектор пытается найти альтернативы использованию распространенных форм предоперационной или предоперационной диагностической визуализации, включая 2D-визуализацию с помощью рентгеноскопии и магнитно-резонансную томографию. Основная причина заключается в том, что эти методы зависят от инъекции контрастных веществ для рентгеноскопии и повышенного радиационного облучения пациентов и медицинского персонала. Электромагнитные датчики, с другой стороны, не требуют использования каких-либо внешних агентов или излучения, что позволяет получать высокоточные 3D-изображения и диагностические тесты для выявления аритмий, других сердечных нарушений, деформаций и закупорок.

Технология электромагнитного датчика
При разработке навигационного датчика для катетеров существует множество конструктивных соображений, которые имеют первостепенное значение: например, использование оптических волокон, толщина каждого волокна, необходимый диаметр катетера (который зависит от его предполагаемое использование), количество электромагнитных датчиков, которые должны быть установлены на наконечнике катетера, используемые материалы и т. д.

Необходимо, чтобы каждый аспект электромагнитного датчика и катетера был биологически вдохновлен.Основные компоненты электромагнитного датчика, степени свободы катетера и другие факторы могут варьироваться в зависимости от использования, качества и новизны . Распространенная ошибка при аутсорсинге производства — окончательная доработка дизайна до связи с контрактным производителем. Когда дело доходит до электромагнитных датчиков, риск заключается в отсутствии практических деталей конструкции, которые должны совпадать с катетером, на котором должен быть установлен датчик.

Что может предложить контрактный производитель при производстве вашего электромагнитного датчика?
В Quasar знают свои устройства, конечных пользователей и рынок катетерных технологий. Целостный подход Quasar позволяет им разрабатывать самые современные сенсоры с учетом ваших приоритетных задач:

Требования конечного пользователя

Оптимальная производительность: Конечные пользователи (врачи, медицинские техники, клиники или больницы) заботятся о безопасности, устранении негативных реакций после использования, простоте использования и точности результатов при использовании в реальном времени. Когда изображение показывает поперечный разрез с определенным диаметром сосуда, наличием налета, толщиной налета и т. Д.Обнаруженные показания должны быть точными до микрометрических измерений. Это поможет в следующей интервенционной процедуре (абляция сердца и т. Д.). Это зависит от расположения и функционирования датчиков in vivo вместе с катетером.

Применение и размер: Толщина катетера, проволочных направителей, оболочки и размеров датчиков зависит от области применения. Диаметр кровеносных сосудов сердца составляет от 2 см до 5 мкм. Диаметр внутричерепных капилляров может составлять всего 4 микрометра.Естественно, что конструкция должна быть адаптирована к нужным размерам и сложности (гибкости).

Технологичность

Высокое качество и эффективность : Quasar строго соблюдает все нормативные стандарты. Кроме того, мы гордимся тем, что предлагаем экспертные советы по исследованиям и разработкам в отношении биосовместимых материалов, производственные рекомендации (через, DFM и прототипирование), использование передовых автоматизированных технологий, микросборку электронных деталей и сенсорных компонентов и многое другое.Наши инженеры-технологи создают индивидуальные производственные процессы, исключающие отходы, чтобы предоставить вам лучшую версию вашего устройства.

Quasar предлагает клиентам индивидуальное испытательное оборудование для отдельных датчиков, гарантируя, что ваше качество будет подтверждено перед выпуском на рынок.

Масштабируемость: Наши производственные мощности, расположенные в Китае, Таиланде и Америке, способны выполнять как мелкие, так и крупные заказы, что дает вам большую гибкость в отношении масштабов производства.

Обеспечение передовых технологий Электромагнитной сенсорной техники
При производстве медицинского устройства необходимо учитывать не только соответствие нормативным требованиям, но и аспекты качества, новизны и технологичности. Если у вас отличный дизайн, но производственный процесс неосуществим, вы можете потерять много инвестиций и прибыли, просто пройдя сложный производственный процесс.

Привлекая контрактного дизайнера и партнера-производителя на начальном этапе проектирования, вы минимизируете производственные затраты, сокращаете время вывода продукта на рынок и улучшаете признание рынка.