سنسور سرعت خطی (Linear Velocity Sensor)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور سرعت خطی (Linear Velocity Sensor) :
سنسور سرعت خطی، سرعت حرکت یک جسم در امتداد یک خط راست را اندازه گیری می کند. این سنسورها در کاربردهایی مانند کنترل حرکت هیدرولیک و پنوماتیک، پایش وضعیت ماشین آلات، و تست مواد استفاده می شوند. برخلاف شتاب سنج که با انتگرال گیری می توان سرعت را به دست آورد، سنسورهای سرعت خطی مستقیم تر و با نویز کمتر عمل می کنند. روش های مختلفی برای اندازه گیری سرعت خطی وجود دارد.
انواع سنسورهای سرعت خطی:
سنسور سرعت مبتنی بر LVDT/RVDT: با مشتق گیری از سیگنال موقعیت LVDT می توان سرعت را به دست آورد، اما نویز را تقویت می کند. برخی LVDTهای خاص با سیم پیچ های اضافی (pick-up) مستقیما سرعت را اندازه می گیرند.
انکودرهای خطی با شمارش پالس در زمان: با اندازه گیری تعداد پالس های یک انکودر افزایشی در یک بازه زمانی ثابت (روش فرکانس سنجی) یا اندازه گیری زمان بین دو پالس متوالی (روش پریودسنجی) می توان سرعت متوسط را محاسبه کرد. این روش در سرعت های پایین دقیق تر است.
سنسورهای مغناطیسی: با تشخیص عبور دندانه های یک رک خطی (خط کش مغناطیسی) توسط سنسورهای هال یا MR و اندازه گیری فرکانس پالس ها.
سرعت سنج لیزری داپلر (LDV): یک روش غیرتماسی و بسیار دقیق. پرتو لیزر به سطح متحرک تابیده می شود. نور بازتابیده به دلیل اثر داپلر، دچار تغییر فرکانس متناسب با سرعت هدف می شود. با تداخل دادن نور بازتابیده با یک پرتو مرجع، فرکانس ضربان (که برابر با تغییر فرکانس داپلر است) اندازه گیری شده و سرعت محاسبه می شود. این روش برای اندازه گیری ارتعاشات و سرعت سیالات بسیار کارآمد است.
سنسور سرعت اینرسی (تلفیقی): با انتگرال گیری از شتاب سنج و ترکیب با داده های GPS (فیلتر کالمن) می توان سرعت خطی را تخمین زد.
برای یک جسم در حال حرکت، سرعت لحظه ای
\[ v(t) = \frac{dx(t)}{dt} \]است. در روش فرکانس سنجی با انکودر، اگر
\[ N \]پالس در زمان
\[ T \]شمارش شود و فاصله هر پالس
\[ \Delta x \]باشد،
\[ v_{avg} = \frac{N \Delta x}{T} \]. در روش پریودسنجی، اگر فاصله زمانی بین دو پالس
\[ \Delta t \]باشد،
\[ v = \frac{\Delta x}{\Delta t} \].
\[ v(t) = \frac{dx(t)}{dt} \quad , \quad f_{Doppler} = \frac{2v}{\lambda} \cos\theta \]کاربردها: کنترل سرووهیدرولیک در پرس ها و ماشین آلات، پایش سرعت در تست های کشش مواد، اندازه گیری سرعت سیالات (LDA)، و رباتیک. انتخاب روش به دقت مورد نیاز، سرعت حداکثر، و شرایط محیطی بستگی دارد.
