LVDT-Wegsensor für Meeresmessungen
Das U-Boot ist eine der rauesten Umgebungen und Sensoren können nur schwer ihre volle Leistung erbringen. Besonders, wenn sie 20 Jahre lang unter Wasser verwendet werden müssen. In einer U-Boot-Umgebung, in der das Meerwasser eine Tiefe von 15.000 Fuß erreicht, wirkt auf den Sensor ein Außendruck von ca. 7.500 psi. In einer derart hohen Druckumgebung sind viele Sensoren nach einiger Zeit unbrauchbar und der Austausch des Sensors ist sehr teuer. Normalerweise ist auch die Wartung teuer. Daher ist die Verlängerung der Sensorlebensdauer eine feste Anforderung in vielen Anwendungen. Andererseits greift Meerwasser auch das Sensormetall an. Unterschiedliche Meerwassertiefen weisen unterschiedliche Sauerstoffkonzentrationen, Temperaturen, pH-Werte, Chlorgehalte, biologische Aktivitäten, Leitfähigkeiten und Geschwindigkeiten auf, was die Korrosion beschleunigt. Nicht nur Lochfraß und Risse, sondern auch Zwischenkornkorrosion können zu Fehlfunktionen führen.
Normalerweise ist LVDT der einzige Sensor, der unter Meeresbodenbedingungen eine genaue und zuverlässige Leistung bieten kann.
Trübes oder verunreinigtes Wasser ist in der Regel ein Nährboden für viele Bakterien, die ebenfalls die Leistung der Sensoren beeinträchtigen können. Die hohe Leitfähigkeit von Meerwasser fördert die Korrosion der Makrozelle und erhöht die Temperatur. Durch Mikroben verursachte Korrosion ist ebenfalls ein sehr ernstes Problem. Die Installationsbedingungen und Sensormaterialien wirken sich auf die Wirkung aus, insbesondere bei Verwendung von minderwertigem austenitischem Edelstahl. Am deutlichsten zeigt sich dies in der Verschlechterung der Materialleistung, insbesondere an den Schweißverbindungen. Wenn dies nicht rechtzeitig untersucht und behandelt wird, kann es zu Rissen kommen. Aufgrund des Drucks und der Einflüsse des Meerwassers wird die Herstellung eines leistungsstarken Sensors zu einer großen Herausforderung. LVDTs (linear variable differential transformer) mit spezieller Legierungskonstruktion und luftdichter Versiegelung sind die einzigen Sensoren, die unter Meeresbodenbedingungen eine genaue und zuverlässige Leistung bieten können.
Was ist LVDT
Der lineare variable Differentialtransformator (LVDT) ist ein berührungsloser Positionsgeber mit absoluter Messwertanzeige und nahezu unendlicher Auflösung. Er besteht aus drei oder mehr Spulen, in denen sich ein magnetisch durchlässiger Kern bewegt, um eine variable Kopplung zwischen der Primärspule und den Sekundärspulen (normalerweise zwei) herzustellen. Obwohl die Erfassungstechnik berührungslos erfolgt, wird häufig eine mechanische Vorrichtung hinzugefügt, um den Kern während des gesamten Hubs in der Spule zu halten. Ein Beispiel hierfür ist die als LVDT-Messkopf bezeichnete Konfiguration. Praktische Linearsensoren können mit einer Nichtlinearität von weniger als 0,2 % und Vollausschlagsbereichen (FSRs) von weniger als 1 bis über 100 mm konstruiert werden. Die Auflösung ist nahezu unendlich. Gebogene und rotierende Sensoren sind möglich. Beliebte Anwendungen sind Industriemaschinen wie Metallumformungsmaschinen und die prozessinterne Maßprüfung sowie die Automobil- und Handelsprodukte.
LVDTs benötigen eine Reihe elektronischer Antriebs- und Konditionierungsschaltungen. Ein typischer LVDT wird als Sensorelement mit Kern verkauft, die elektronische Schaltung wird als separates Gerät geliefert. Ein LVDT, der die gesamte erforderliche Elektronik in seinem Gehäuse enthält, wird oft als DC-LVDT bezeichnet, da er mit einer Gleichstromversorgung betrieben wird und einen Gleichstromausgang besitzt. Der interne Betrieb umfasst jedoch die normale AC-Antriebs-, Demodulations- und Signalaufbereitungsschaltung.
