Metode de Masurare a Mărimilor Geometrice

2.1. Generalităţi

Măsurarea mărimilor geometrice este legată de existenţa unui sistem de referinţă faţă de oricare care oricare punct ocupă la un moment dat o anumită poziţie. Schimbarea poziţiei punctului reprezintă o deplasare, iar spaţiul dintre două puncte o distanţă. Situarea unui punct în apropierea unui reper fix se numeşte proximitate. Deplasările pot fi liniare (în cazul mişcărilor de translaţie) sau unghiulare (în cazul mişcărilor de rotaţie).

Mărimile geometrice se poate face prin metode absolute sau metode relative (incrementale) prin care se stabileşte o abatere faţă de o valoare de referinţă.

Datorită unor particularităţi distincte, măsurarea mărimilor geometrice se poate clasifica în:

- măsurarea deplasărilor liniare mici (până la ordinul sutelor de milimetri);

- măsurarea deplasărilor liniare mari (de ordinul metrilor şi zecilor de metri);

- măsurarea deplasărilor unghiulare;

- determinarea proximităţii.

O problemă specifică traductoarelor de deplasare se referă la asocierea acestora cu sistemele de cuplare la mărimea de măsurat, care pot fi atât liniare, cât şi rotative. Din acest punct de vedere se deosebesc variante de măsurare directă (deplasare liniară prin translaţie; deplasare unghiulară prin rotaţie) şi variante de măsurare indirectă (de exemplu, deplasare unghiulară pentru caracterizarea unei deplasări liniare).

Importanţa deosebită a măsurărilor deplasărilor este dată de faptul că, se poate realiza atât controlor mărimilor geometrice propriu-zise (deplasări, dimensiuni, planeitate, rugozitate) cât şi de faptul că o serie de alte mărimi fizice se pot determina prin măsurarea efectului produs de acestea efect materializat prin deplasarea unui punct (presiuni, forţe, nivel, temperaturi, etc.) care de regulă sunt caracterizate de deplasări mici (atât liniare cât şi unghiulare).

O altă problemă specifică măsurării mărimilor geometrice este determinată de dispozitivele utilizate pentru cuplarea mărimii măsurate la traductor, aceste dispozitive putând fi prin contact mecanic (palpatoare, şublere, micrometre) pe cale optică sau fotoelectrică.

2.2. Traductoare pentru deplasări liniare mici

Deplasările liniare mici sunt măsurate pentru determinarea dimensiunilor geometrice ale corpurilor (sau a abaterii faţă de anumite dimensiuni prestabilite) sau pentru determinarea unor mărimi fizice care se manifestă prin deplasarea unui punct material.

Astfel pentru măsurarea dimensiunii grosimilor se utilizează un palpator care urmăreşte profilul macroscopic al corpului de măsurat, variaţiile de grosime ale acestuia sunt convertite în deplasări liniare ale unui sistem mecanic legat solidar cu palpatorul.

Deplasarea liniară a sistemului mecanic este convertită în variaţia unui parametru de circuit (R, L, C,), rezultând traductoare inductive, capacitive sau rezistive.

2.2.1. Traductoare rezistive

Traductoarele rezistive sunt realizate sub forma unor rezistenţe bobinate sau cu pistă conductoare şi pot fi folosite la măsurarea unor deplasări liniare de ordinul centimetrilor sau unghiulare în domeniul 0-2400 (3600), respectiv nx3600 pentru traductoare multitură, unde n reprezintă numărul de ture. Forma constructivă a unui traductor rezistiv bobinat de deplasare este prezentată în figura 2.1. Pe un suport izolator este dispusă o înfăşurare realizată din materiale conductoare de mare rezistivitate, care au în acelaşi timp bune calităţi mecanice şi o bună stabilitate termică (Ni-Cr, Ni-Cu, Ni-Cr-Fe, etc.) bobinajul fiind realizat spiră lângă spiră; spirele sunt izolate între ele de obicei prin oxidare şi au partea superioară ne-izolată pentru a putea face contact cu un cursor ce se poate deplasa de-a lungul traductorului.

Cursorul realizează legătura dintre înfăşurare şi o pistă de contact; el trebuie să prezinte o rezistenţă mică, să fie rezistent la uzură şi acţiunea vibraţiilor şi să nu aibă tensiune termo-electromotoare faţă de înfăşurare sau pista de contact. Valoarea rezistenţei cursorului depinde de starea suprafeţei materialului din care se confecţionează (grafit, cupru grafitat, bronzuri elastice). Variaţia aleatoare a rezistenţei de contact este o sursă de zgomot şi afectează în mod special montajele reostatice de măsurare.

În locul bobinajului poate fi utilizată o pistă conductoare realizată prin depunerea unor granule metalice cu dimensiunea mai mică de 10-2m.

Caracteristica statică a traductoarelor rezistive este în general liniară, neliniarităţi semnificative putând apărea la capetele cursei traductoarelor.

Avantajele traductoarelor rezistive sunt determinate de liniaritatea şi rezoluţia suficient de bune, preţul scăzut şi circuitele de măsurare simple.