位移測量傳感器簡介

位移測量傳感器簡介測量位移的方法很多，現(xiàn)已形成多種位移傳感器,而且有向小型化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展的趨勢。位移傳感器又稱為線性傳感器，常用的有電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器，磁致伸縮位移傳感器以及基于光學(xué)的干涉測量法，光外差法，電鏡法，激光三角測量法和光譜共焦位移傳感器等技術(shù)。1、 電感式位移傳感器電感式位移傳感器是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，將直線或角位移的變化轉(zhuǎn)換為線圈電感量變化， 接通電源后，在開關(guān)的感應(yīng)面將產(chǎn)生一個交變磁場，當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時， 金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器輸出幅度線性衰減， 然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。 電感式位移傳感器具有無滑動觸點(diǎn)，工作時不受灰塵等非金屬因素的影響，并且低功耗，長壽命，可使用在各種惡劣條件下。電感式位移傳感器主要應(yīng)用在自動化裝備生產(chǎn)線對模擬量的智能控制方面。電感式傳感器種類很多，常見的有自感式，互感式和渦流式三種。電感式傳感器的特點(diǎn)是：（1）無活動觸點(diǎn)、可靠度高、壽命長；2）分辨率和靈敏度高，能測出0.01微米的位移變化；（3）傳感器的輸出信號強(qiáng)，電壓靈敏度一般每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。（4）線性度高、重復(fù)性好，在一定位移范圍（幾十微米至數(shù)毫米）內(nèi)，傳感器非線性誤差可達(dá)0.05%~0.1%；（5）測量范圍寬（測量范圍大時分辨率低）；（6）無輸入時有零位輸出電壓，引起測量誤差；（7）對激勵電源的頻率和幅值穩(wěn)定性要求較高；（8）頻率響應(yīng)較低，不適用于高頻動態(tài)測量。電感式傳感器主要用于位移測量和可以轉(zhuǎn)換成位移變化的機(jī)械量（如力、張力、壓力、壓差、加速度、振動、應(yīng)變、流量、厚度、液位、比重、轉(zhuǎn)矩等）的測量。常用電感式傳感器有變間隙型、變面積型和螺管插鐵型。在實際應(yīng)用中，這三種傳感器多制成差動式，以便提高線性度和減小電磁吸力所造成的附加誤差。變間隙型電感傳感器：這種傳感器的氣隙隨被測量的變化而改變，從而改變磁阻。它的靈敏度和非線性都隨氣隙的增大而減小，因此常常要考慮兩者兼顧。氣隙一般取在0.1～0.5毫米之間。變面積型電感傳感器：這種傳感器的鐵芯和銜鐵之間的相對覆蓋面積（即磁通截面）隨被測量的變化而改變 ,從而改變磁阻。它的靈敏度為常數(shù)，線性度也很好。螺管插鐵型電感傳感器：由螺管線圈和與被測物體相連的柱型銜鐵構(gòu)成。其工作原理基于線圈磁力線泄漏路徑上磁阻的變化。銜鐵隨被測物體移動時改變了線圈的電感量。這種傳感器的量程大，靈敏度低，結(jié)構(gòu)簡單，便于制作。2、 霍耳式位移傳感器它的測量原理是保持霍耳元件的激勵電流不變， 并使其在一個梯度均勻的磁場中移動，則所移動的位移正比于輸出的霍耳電勢。 磁場梯度越大，靈敏度越高；梯度變化越均勻，霍耳電勢與位移的關(guān)系越接近于線性。霍耳式位移傳感器的慣性小、頻響高、工作可靠、壽命長，因此常用于將各種非電量轉(zhuǎn)換成位移后再進(jìn)行測量的場合。 消除了機(jī)械接觸，壽命長、可靠性高，缺點(diǎn)：對工作環(huán)境要求較高?；魻杺鞲衅鞣譃榫€性型霍爾傳感器和開關(guān)型霍爾傳感器兩種。（一）線性型霍爾傳感器由霍爾元件、線性放大器和射極跟隨器組成，它輸出模擬量。（二）開關(guān)型霍爾傳感器由穩(wěn)壓器、霍爾元件、差分放大器，斯密特觸發(fā)器和輸出級組成，它輸出數(shù)字量?；魻柶骷哂性S多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達(dá)1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達(dá)μm級）。取用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達(dá)－ 55℃～150℃。3、 光電式位移傳感器它根據(jù)被測對象阻擋光通量的多少來測量對象的位移或幾何尺寸。特點(diǎn)是屬于非接觸式測量，并可進(jìn)行連續(xù)測量。光電式位移傳感器常用于連續(xù)測量線材直徑或在帶材邊緣位置控制系統(tǒng)中用作邊緣位置傳感器。光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的傳感器。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣，因此，光電傳感器在檢測和控制中應(yīng)用非常廣泛。光電傳感器是各種光電檢測系統(tǒng)中實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件，它是把光信號（紅外、可見及紫外光輻射）轉(zhuǎn)變成為電信號的器件。它可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等；也可用來檢測能轉(zhuǎn)換成光量變化的其他非電量，如零件直徑、表面粗糙度、應(yīng)變、位移、振動、速度、加速度，以及物體的形狀、工作狀態(tài)的識別等。光電傳感器具有非接觸、響應(yīng)快、性能可靠等特點(diǎn)，因此在工業(yè)自動化裝置和機(jī)器人中獲得廣泛應(yīng)用。4、電容式傳感器，是通過極板間距離發(fā)生變化而引起電容量的變化，電容器傳感器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，靈敏度高，過載能力強(qiáng)，動態(tài)響應(yīng)特性好和對高溫、輻射、強(qiáng)振等惡劣條件的適應(yīng)性強(qiáng)等。缺點(diǎn)是輸出有非線性，寄生電容和分布電容對靈敏度和測量精度的影響較大，以及聯(lián)接電路較復(fù)雜等?？梢院芎玫挠糜谖灰坪烷g隙的測量。5、超聲波測距離傳感器 314076，采用超聲波回波測距原理，運(yùn)用精確的時差測量技術(shù)，檢測傳感器與目標(biāo)物之間的距離， 采用小角度