Корзина
4 отзыва
(495) 504-36-26
Измерительная технология Tekscan

Измерительная технология Tekscan

Конструкция матричного сенсораРисунок 1

Сенсор Tekscan представляет собой первичный измерительный преобразователь, в основе работы которого лежит матрица из чувствительных к давлению сенсорных элементов, иначе называемых барорецепторы. Использование такой матрицы позволяет проводить измерение и компьютерный анализ распределения удельного давления между любыми сопряженными объектами. Подложка сенсора является настолько тонкой и гибкой, что установленный в стыке сенсор практически не нарушает реальное распределение давления.

 

Конструктивно матричный сенсор состоит из двух тонких и эластичных полиэстеровых подложек, на каждую из которых методом промышленной печати нанесены серебряные полосы, являющиеся электрическими проводниками (рисунок 1). На внутренней стороне первой подложки проводящие полосы расположены горизонтально, а на второй подложке – вертикально. В технической документации горизонтальные и вертикальные ряды барорецепторов часто обозначаются терминами «измерительная строка» и «измерительный столбец». Расстояние (шаг) между измерительными строками или столбцами может варьироваться в зависимости от применения сенсора: от 0,6 мм до 17 мм и более.

 

На проводники нанесен запатентованный полупроводниковый материал, визуально похожий на чернила. Когда две подложки склеиваются и ламинируются, образуется измерительная решетка. На пересечении полос горизонтальных и вертикальных проводящих полос образуются индивидуальные измерительные элементы, чувствительные к давлению (барорецепторы). Когда на барорецепторы оказывается тактильное усилие, электрическое сопротивление в чернилах меняется обратно пропорционально нормальному значению этого усилия. Общая толщина сенсора составляет чуть менее 0,1 мм. Стандартный сенсор в среднем состоит из 2000 барорецепторов. В стандартном исполнении также предлагаются сенсоры с гораздо большим количеством барорецепторов.

 

Технические характеристики сенсора

Измерительная решетка сенсора может иметь различные размеры и формы. При отсутствии подходящих по размерам и чувствительности сенсоров в стандартном исполнении, компания готова изготовить специальные сенсоры исходя из требований заказчика. Технические характеристики аппаратно-программного измерительного комплекса на базе матричного сенсора приведены внизу (таблица 1, рисунок 2). Сопротивление барорецепторов изменяется обратно пропорционально значению приложенной нагрузки.

 

Система линеаризует выходной сигнал датчика в цифровые отсчеты, которые представляют собой “сырые” значения по шкале от 0 до 255. Калибровка позволяет преобразовать «сырые» значения в инженерные единицы, такие как Ньютоны или килопаскали.

 

Характеристики сенсора

Стандартная версия Высокотемпературная версия*
Линейность < ± 3% < ± 1,2%
Воспроизводимость < ± 3,5% < ± 3,5%
Гистерезис < 4,5% полной шкалы < 3,6% полной шкалы
Смещение по логарифмической шкале времени < 5% < 3,3%
Время отклика 5 μсек уточняется
Диапазон рабочих температур -40°… +60°C до +204°C
Толщина 0,1 мм 0,2 мм
Плотность барорецепторов

до 248 в см. кв.

минимальный шаг 0,6 мм

до 61 в см. кв.

минимальный шаг 1,27 мм

Диапазон давлений до 207 МПа уточняется

* Изготовление только под заказ.

 

Функциональные особенности электронных компонентов

В состав оборудования для измерения и компьютерного анализа распределения давления на стыке двух поверхностей производства Tekscan включены измерительные контроллеры, которые выполняют функцию вторичных преобразователей. Принцип работы каждого контроллера основан на сложной микропроцессорной схеме, которая обеспечивает прецизионное управление последовательностью и частотой сканирования, регулировку чувствительности и оптимизацию производительности матричных сенсоров.

 

На рисунке 3 изображены чувствительное поле и упрощенная схема электрической цепи 8-битной измерительной электроники (255 уровней), по которой происходит сканирование барорецепторов, образованных на пересечении измерительных строк и столбцов, а также измеряется электрическое сопротивление в каждом из них. Считывание показаний с каждого барорецептора происходит во время регистрации множества контактов, в тоже время ограничивается электрический ток, который должен пройти через устройство. Каждый барорецептор по сути представляет собой переменный резистор, значение которого является максимальным при полном отсутствии нагрузки.

 

Программное обеспечение для визуализации и анализа данных

Программное обеспечение оборудования Tekscan (рисунок 4) имеет интуитивно понятный интерфейс, удобное расположение функциональных кнопок, множество различных инструментов для визуализации и анализа данных и полностью адаптировано для использования в операционной системе Windows. Цветные профили давления можно отобразить в режиме реального времени или записать и сохранить для последующего анализа. Визуализация данных может быть настроена в двухмерном, трехмерном и пиковом режиме отображения. Дополнительно анализ данных можно провести при помощи графиков зависимости силы, давления, площади от времени или других параметров, либо экспортировать данные в универсальном текстовом формате ASCII для использования в другой программной среде.

 

* Функциональные возможности могут различаться в зависимости от модели измерительной системы.