位移檢測(cè)技術(shù)課件

報(bào)告人：XXXXX年XX月XX日位移檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介

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(目錄)發(fā)展?fàn)顩r分類性能比較

Content(目錄)發(fā)展?fàn)顩r分類性能比較位移傳感器的發(fā)展?fàn)顩r位移檢測(cè)技術(shù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟,各種位移傳感器也出現(xiàn)在人們的視野里。位移傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段,經(jīng)典位移傳感器階段和半導(dǎo)體位移傳感器階段。20世紀(jì)80年代以前,人們以經(jīng)典電磁學(xué)為理論基礎(chǔ),把不便于定量檢測(cè)和處理的位移、位置、液位、尺寸、流量、速度、振動(dòng)等物理量轉(zhuǎn)換為易于定量檢測(cè)、便于作信息傳輸與處理的電學(xué)量；近年來(lái),位移傳感器種類繁多,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,同時(shí)有越來(lái)越多的創(chuàng)新技術(shù)被運(yùn)用到傳感器中位移傳感器技術(shù)已取得了突破性進(jìn)展。位移傳感器的發(fā)展?fàn)顩r位移檢測(cè)技術(shù)經(jīng)過(guò)多年發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟,1.電位器位移傳感器電位器位移傳感器分繞線電位器和非繞線電位器2種:1）繞線電位器一般由電阻絲燒制在絕緣骨架上,由電刷引出與滑動(dòng)點(diǎn)電阻對(duì)應(yīng)的輸入變化。電刷由待測(cè)量位移部分拖動(dòng),輸出與位移成正比的電阻或電壓的變化;2）非線繞式電位器位移傳感器是在絕緣基片上制成各種薄膜元件,如合成膜式、金屬膜式、導(dǎo)電塑料和導(dǎo)電玻璃釉電位器等。1.電位器位移傳感器電位器位移傳感器分繞線電位器和非繞線電位2.電阻應(yīng)變式位移傳感器原理：當(dāng)測(cè)量桿隨試件產(chǎn)生位移時(shí),彈性敏感元件在感受到測(cè)量桿變化而產(chǎn)生變形,并使附著其上的電阻應(yīng)變計(jì)一起變形，其表面產(chǎn)生的應(yīng)變與測(cè)量桿的位移成線性關(guān)系。這種傳感器具有線性好、分辨率較高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和使用方便等特點(diǎn),其位移測(cè)量范圍較小,通常在0.1μm-0.1mm之間,測(cè)量精度小于2%,線性度為0.1%-0.5%。構(gòu)成：測(cè)量桿、彈性敏感元件、電阻應(yīng)變計(jì)、補(bǔ)償電阻和外殼。2.電阻應(yīng)變式位移傳感器原理：當(dāng)測(cè)量桿隨試件產(chǎn)生位移時(shí),彈性電阻應(yīng)變式位移傳感器

圖1一種電阻應(yīng)變式直線位移傳感器電阻應(yīng)變式位移傳感器圖1一種電阻應(yīng)變式直線位移傳感器3.電容式位移傳感器

圖2電容式位移傳感器示意圖原理：電容傳感器通過(guò)位移來(lái)改變電容兩個(gè)極板之間的距離,即將位移量轉(zhuǎn)換成電容變化量進(jìn)行測(cè)量的。優(yōu)點(diǎn)：功率小、阻抗高、動(dòng)態(tài)特性好、可進(jìn)行非接觸測(cè)量等。缺點(diǎn)：存在寄生電容和分布電容,會(huì)影響測(cè)量精度,且常用的變隙式電容傳感器存在測(cè)量量程小,存在非線性誤差等缺點(diǎn)。3.電容式位移傳感器圖2電容式位移傳感器示意圖原理：電容4.電感位移傳感器原理：利用傳感器線圈的電感變化來(lái)檢測(cè)位移變化特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，壽命長(zhǎng)，性能良好，適于惡劣環(huán)境使用。

2)接觸式測(cè)量；3)頻響不高，不適合高頻測(cè)試4)測(cè)量范圍僅零點(diǎn)幾毫米（測(cè)微儀）5)線性度：0.5%，0.1%，0.05%，0.02%；

6)精確度：0.1μm~0.01μm,1nm4.電感位移傳感器原理：利用傳感器線圈的電感變化來(lái)檢測(cè)位移變電感位移傳感器分類：自感式和互感式1）自感式構(gòu)成：線圈、鐵芯、銜鐵原理：銜鐵隨被測(cè)量上下移動(dòng)時(shí)，磁路磁阻隨之變化，引起線圈電感量變化，然后由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換成與位移成比例的電量輸出。電感位移傳感器分類：自感式和互感式1）自感式電感位移傳感器2）互感式類似變壓器，但開(kāi)磁路，兩個(gè)次級(jí)線圈以差分方式工作，又稱差分變壓器。電感位移傳感器2）互感式類似變壓器，但開(kāi)磁路，兩個(gè)次級(jí)線圈以5.磁敏式位移傳感器

磁敏式傳感器包含有磁致伸縮式、霍爾式、磁柵式、感應(yīng)同步器。1）磁致伸縮式磁致伸縮線性位移(液位)傳感器主要由測(cè)桿、電子倉(cāng)和套在測(cè)桿上的非接觸的磁環(huán)(浮球)組成。測(cè)桿內(nèi)裝有磁致伸縮線(波導(dǎo)絲)。工作時(shí),由電子倉(cāng)內(nèi)的電子電路產(chǎn)生一起始脈沖,此起始脈沖在波導(dǎo)絲中傳輸時(shí),同時(shí)產(chǎn)生了一沿波導(dǎo)絲方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)這個(gè)磁場(chǎng)與磁環(huán)(浮球)中的永久磁場(chǎng)相遇時(shí),產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng),使波導(dǎo)絲發(fā)生扭動(dòng),產(chǎn)生扭動(dòng)脈沖。這一扭動(dòng)脈沖被安裝在電子倉(cāng)內(nèi)的拾能機(jī)構(gòu)所感知并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流脈沖,通過(guò)電子電路計(jì)算出兩脈沖起始和返回之間的時(shí)間差,即可精確測(cè)出被測(cè)的位置或位移。5.磁敏式位移傳感器磁敏式傳感器包含有磁致伸縮式、霍爾式磁敏式位移傳感器

磁致伸縮液位計(jì)測(cè)量容器液位示意圖磁敏式位移傳感器磁致伸縮液位計(jì)測(cè)量容器液位磁敏式位移傳感器2）磁柵式磁柵式位移傳感器是一種測(cè)量位移的數(shù)字傳感器,它是在非磁性體的平整面上鍍一層磁性薄膜,并用錄制磁頭沿長(zhǎng)度方向按一定的節(jié)距K錄上磁性刻度線而構(gòu)成的,因此又把磁柵稱為磁尺。磁柵可分為單面型直線磁柵、同軸型直線磁柵和旋轉(zhuǎn)型磁柵等。磁柵主要用于大型機(jī)床和精密機(jī)床的位置或位移量的檢測(cè)元件。磁敏式位移傳感器2）磁柵式磁柵式位移傳感器是一種測(cè)量位移的數(shù)6.光電式位移傳感器光電式位移傳感器包含有光柵式、光纖式、激光式激光位移傳感器是基于激光光三角原理設(shè)計(jì)和制造的。如圖所示,由半導(dǎo)體激光機(jī)發(fā)出波長(zhǎng)為670nm的激光光束,經(jīng)過(guò)發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)后會(huì)聚在被測(cè)物體表面,形成漫反射。該漫反射像經(jīng)過(guò)接收光學(xué)系統(tǒng)后成像在CCD上,并被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。當(dāng)被測(cè)面相對(duì)傳感器在Y方向移動(dòng)時(shí),漫反射像也將移動(dòng),在CCD光敏面上的成像必將跟著移動(dòng)位置,這樣即輸出不同的電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了位移信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換。6.光電式位移傳感器光電式位移傳感器包含有光柵式、光纖式、激7.超聲波位移傳感器

它是利用超聲波在兩種介質(zhì)分界面上的反射特性而制作的。當(dāng)已知從發(fā)射超聲波脈沖開(kāi)始時(shí)間到接收換能器接收到發(fā)射波為止的這個(gè)時(shí)間間隔,就可以計(jì)算出位移或物位。7.超聲波位移傳感器它是利用超聲波在兩種介質(zhì)分界面上的反射各類傳感器性能比較類型測(cè)量范圍精確度線性度特點(diǎn)電位器式繞線式1mm~300mm0.1%±0.1%結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用簡(jiǎn)單，存在摩擦和磨損非繞線式1mm~1000mm0.5%±0.5%分辨率低，噪聲大，機(jī)械結(jié)構(gòu)牢固電阻應(yīng)變式0.1μm~0.1mm＜2%0.1%~0.5%線性好，分辨率高。但對(duì)溫度敏感、測(cè)量范圍小自感式±25μm~±50mm0.1μm精度高、靈敏度高。但頻響低電容式1μm~10mm0.005%±1%分辨率高、易受溫度濕度變化影響光柵1μm~10m3μm/m分辨率高磁柵1m~20m5μm/m工作速度快激光式20m分辨率0.2μm各類傳感器性能比較類型測(cè)量范圍精確度線性度特點(diǎn)電位繞線式1m各類傳感器性能比較

每種位移傳感器在結(jié)構(gòu)、分辨率、精度、靈敏度、測(cè)量范圍、抗干擾能力等方面都有其特點(diǎn)。因此，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，我們要綜合考慮各方面的因素之后再選擇最合適的傳感器。各類傳感器性能比較每種位移傳感器在結(jié)構(gòu)、分辨率、精度、靈敏參考文獻(xiàn)

【1】劉焱，王燁.位移傳感器的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì).[J]自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2013,32（6）：76-80.【2】昌學(xué)年,姚毅,閆玲.位移傳感器的發(fā)展及研究[J].計(jì)量與測(cè)試技