Zgodnie z obietnicą przejrzałem moje zasoby biblioteczne. Dużo do myślenia dał mi mój zeszyt do miernictwa przemysłowego "Aparatura Kontrolno-Pomiarowa", czyli nie mogę powołać się na źródło. Z książek przytoczę najbardziej przydatną: Stanisław Malzacher "Elektronika przemysłowa", Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1976. Uprzedzając ewentualne zarzuty o przestarzałość: Książka jest dobrze napisana, a podstawy fizyczne opisywanych metod i urządzeń częściowo nadal są aktualne. Dzisiaj jest inna realizacja praktyczna, np. lampy zastąpiono półprzewodnikami.
Czyli tak: Bezpośrednie metody indukcyjne mogą się nie sprawdzić, ponieważ bazują na zmianie parametrów obwodu magnetycznego przez zmiany przenikalności magnetycznej w obszarze ferromagnetyk-powietrze. W interesującym nas przypadku powietrze jest tak otoczone metalem, że nie stanowi prosto mierzalnej zmiany oporności magnetycznej. Zastosować oczywiście można, ale trzeba wziąć pod uwagę koszty wdrożenia.
Pozostaje zatem rozważyć jeszcze metody różnicowe, a może nawet dałoby się "wymyśleć" jakąś metodę kompensacyjną. Tu trzeba zastosować jakiś element odniesienia (nie chcę stosować określenia "wzorcowy", chociaż z metrologicznego punktu widzenia jest to wzorzec) o stabilnych parametrach. Czyli można wyobrazić sobie kawałek pełnego pręta o określonej długości, średnicy i w miarę jednorodnej budowie wewnętrznej, który będzie stałym elementem układu pomiarowego.
Tu dygresja, bo chyba nam umknęło to, jaki efekt mierniczy jest do osiągnięcia: "Pomiar" dwustanowy z jakąś tolerancją (pełny-wydrążony), czy jakoś zdefiniowany zakres "pełności-wydrążoności"? Trochę to wygląda na kabaret typu "Struganie patyka jest jednym z zastosowań metody kolejnych przybliżeń", ale ja jestem teraz jak najbardziej poważny. W przypadku pomiaru dwustanowego wszystko może znacznie się uprościć, ale oczywiście nie musi być proste.
Najprościej byłoby zastosować jakiś wariant tzw. transformatora różnicowego. Aha, nie napisałem. Podaję tylko hasła do dalszych rozważań, a i tak już się zrobił ogrom czytaniny w tym poście. Jednak najbardziej czułe z metod różnicowych lub kompensacyjnych są metody mostkowe. Ale dla naszego przypadku gotowego rozwiązania nie znalazłem. Ponieważ ryzykuję tylko publiczne wyśmianie na specjalistycznym portalu, więc moja odwaga bardzo staniała. Patrząc na różne 4-ramienne mostki pomiarowe i coś tak egzotycznego, jak "mostkowy konduktometr gazowy" wymyślił mi się "mostek impedancyjno-reluktancyjny.
Typowy układ: w jednej gałęzi element odniesienia, w następnej element mierzony, w dwu pozostałych jakieś impedancje (może wystarczą zwykłe opory), jedna przekątna pobudzana przebiegiem zmiennym, w drugiej przekątnej detektor stanu równowagi.
Problemy, na które obecnie nie umiem odpowiedzieć:
- Minimalizacja pasożytniczych indukcyjności wzajemnych, ale jakie sprzężenie magnetyczne?
- Rodzaj pobudzenia: sinusoida, prostokąt, częstotliwość (najlepiej 50 Hz), amplituda?
- Rodzaj detekcji: mostek zrównoważony lub nie; jeżeli równowaga, to jak zdefiniowana?
- Wszystko inne, czego nie wiem.
Czyli jak widać, pytań jest więcej, niż odpowiedzi. Może do dyskusji włączy się ktoś, kto już coś takiego przerabiał i wie, np. że szkoda zachodu dla jednego prototypu lub rzecz nie ma wartości metrologicznej.
Reasumując, wygląda na to, że trzeba zastosować doktrynę inż. Mamonia, czyli "najbardziej lubimy to, co już znamy". A co znamy dobrze i stąd bardzo lubimy, jeżeli nie jest to kosztowna aparatura rentgenowska? Wszyscy zgadli: Ultradźwięki! Uff. Dziękuję za cierpliwość i przepraszam za tak dużo tekstu.
Krzysztof Podstawa
