什么是位移傳感器

位移傳感器，也稱(chēng)為線性傳感器，將位移轉(zhuǎn)換成電荷。位移傳感器是一種線性器件，屬于金屬感應(yīng)。傳感器的功能是將各種測(cè)量到的物理量轉(zhuǎn)換成電能。它可以分為感應(yīng)式位移傳感器、電容式位移傳感器、光電式位移傳感器、超聲波位移傳感器和霍爾位移傳感器。

位移傳感器的工作原理

1. 電位計(jì)式位移傳感器

主電位器式位移傳感器將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與電位器元件線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通線性電位計(jì)和圓形電位計(jì)可分別作為線性位移傳感器和角位移傳感器使用。然而，為測(cè)量位移而設(shè)計(jì)的電位計(jì)要求位移變化與電阻變化之間有一定的關(guān)系。電位器式位移傳感器的活動(dòng)電刷與被測(cè)對(duì)象連接。物體的位移引起電位計(jì)動(dòng)端電阻的變化。阻力值的變化反映了位移的大小，而阻力值的增減則反映了位移的方向。

電壓通常應(yīng)用于電位器，將電阻的變化轉(zhuǎn)化為電壓輸出。線繞電位器的電阻在電刷運(yùn)動(dòng)時(shí)隨轉(zhuǎn)動(dòng)電阻的變化而變化，其輸出特性也呈階梯狀。在伺服系統(tǒng)中，位移傳感器作為位移反饋元件，當(dāng)步進(jìn)電壓過(guò)大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)生振蕩。因此，在電位計(jì)的生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)盡量降低每一匝的阻值。電位計(jì)傳感器的另一個(gè)主要缺點(diǎn)是容易磨損。其優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出信號(hào)大，使用方便，價(jià)格低廉。

2. 磁致伸縮位移傳感器原理

它主要利用磁致伸縮原理，通過(guò)兩個(gè)不同磁場(chǎng)的交點(diǎn)產(chǎn)生應(yīng)變脈沖信號(hào)來(lái)精確測(cè)量位置。因?yàn)樵谏弦黄恼轮校琾icard中國(guó)小系列已經(jīng)介紹了磁致伸縮位移傳感器的原理，這里就不再贅述了。

位移傳感器的分類(lèi)

位移傳感器根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式的不同可分為以下兩類(lèi):

1. 線性位移傳感器

線性位移傳感器的作用是將線性機(jī)械位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。為了達(dá)到這種效果，通常在傳感器的固定部分放置可變電阻滑軌，通過(guò)滑軌上滑板的位移來(lái)測(cè)量不同的電阻值。傳感器滑軌連接到穩(wěn)定的直流電壓，允許小電流通過(guò)微安培?；瑝K與開(kāi)始端之間的電壓與滑塊運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度成正比。由于溫度變化引起的電阻變化不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果，因此將傳感器作為分壓器可以將對(duì)滑軌總電阻精度的要求降低。

2. 角度位移傳感器

角度位移傳感器用于障礙物處理:使用角度傳感器來(lái)控制你的車(chē)輪間接檢測(cè)障礙物。

原理很簡(jiǎn)單:如果電機(jī)角度傳感器是為運(yùn)行而設(shè)計(jì)的，而齒輪不轉(zhuǎn)動(dòng)，你的機(jī)器就會(huì)被障礙物擋住。這種方法使用非常簡(jiǎn)單，非常有效;唯一的要求是，移動(dòng)的輪子不能在地板上滑動(dòng)(或旋轉(zhuǎn)太多)，否則你將無(wú)法探測(cè)到障礙物。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)安裝在電機(jī)上的一個(gè)空轉(zhuǎn)齒輪來(lái)避免，這個(gè)空轉(zhuǎn)齒輪不是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，而是由設(shè)備的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的:如果空轉(zhuǎn)齒輪在驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，你就碰到了障礙物。

位移傳感器根據(jù)材料的不同可以分為以下兩種方式:

1. 霍爾位移傳感器

它的測(cè)量方法是保持霍爾元件(見(jiàn)半導(dǎo)體磁傳感器)的勵(lì)磁電流恒定，并在均勻梯度磁場(chǎng)中移動(dòng)它，磁場(chǎng)的位移與輸出霍爾電位成正比。磁梯度越高，靈敏度越高。梯度變化越均勻，霍爾勢(shì)與位移的關(guān)系越線性。

2. 光電位移傳感器

它根據(jù)物體被阻擋的光通量來(lái)測(cè)量物體的位移或幾何尺寸。特點(diǎn)是無(wú)接觸測(cè)量和連續(xù)測(cè)量。在帶鋼邊緣位置控制系統(tǒng)中，光電位移傳感器常用于線材直徑或邊緣位置傳感器的連續(xù)測(cè)量。

位移傳感器的一般特性

1. 繞組位移傳感器

它是由康斯坦丁絲或鎳鉻絲作為電阻體，纏繞在絕緣骨架上。繞組電位計(jì)具有接觸電阻小、精度高、溫度系數(shù)小等特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是分辨率差、電阻低、高頻特性差。主要用于儀表分壓器、變阻器、零點(diǎn)調(diào)節(jié)和工作點(diǎn)。

2. 將CDAP(鄰苯二甲酸二丙酯)電阻膏體經(jīng)特殊工藝覆蓋在絕緣體上，然后加熱聚合成電阻膜，或采用絕緣基體槽內(nèi)DAP電阻粉末熱塑性熱壓成型的固體體作為電阻體。特點(diǎn):光潔度好，分辨率高，耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)，移動(dòng)噪音低，可靠性高，耐化學(xué)腐蝕?？臻g設(shè)備、導(dǎo)彈、飛機(jī)雷達(dá)天線等伺服系統(tǒng)。

3.金屬玻璃鈾位移傳感器

采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)，在陶瓷基板上涂敷金屬玻璃耐鈾膏，并進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。特點(diǎn)是:阻值范圍廣，耐熱性好，過(guò)載能力強(qiáng)，耐磨、耐磨等很好，是很有前途的電位器品種，缺點(diǎn)是接觸電阻和電流噪聲大。

4. 金屬膜位移傳感器

金屬膜電位器的電阻器本體可由合金膜、金屬氧化物膜、金屬箔等組成。具有分辨率高、耐高溫、溫度系數(shù)小、運(yùn)動(dòng)噪聲小、光滑度好等特點(diǎn)。

5. 光電位移傳感器

消除機(jī)械接觸，壽命長(zhǎng)，可靠性高，缺點(diǎn):數(shù)字信號(hào)輸出，處理繁瑣。

位移傳感器的應(yīng)用

由于位移傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，小編從以下幾個(gè)位移傳感器上進(jìn)行了介紹。

1. 激光位移傳感器的應(yīng)用

激光傳感器常用于測(cè)量物體的長(zhǎng)度、距離、振動(dòng)、速度和方位角等物理量，也可用于大氣污染物的探傷和監(jiān)測(cè)。

2. 角度位移傳感器的應(yīng)用

系列角度,角度傳感器,距離傳感器、加速度傳感器、數(shù)字羅盤(pán)方位的測(cè)量、電子羅盤(pán)和陀螺儀的應(yīng)用已廣泛應(yīng)用于石油、煤炭、鋼鐵、船舶、隧道、醫(yī)療設(shè)備、大壩,機(jī)械、地球物理勘查設(shè)備、地質(zhì)、巖土工程、石油、采礦、管道、導(dǎo)管、鐵路、港口、水利、高層建筑等行業(yè)。角傳感器的典型應(yīng)用:滑坡、雪崩、水壩、建筑物、橋梁、玩具、報(bào)警器、交通行業(yè):起重機(jī)、起重機(jī)、傾側(cè)補(bǔ)償稱(chēng)重系統(tǒng)、瀝青機(jī)械、攤鋪機(jī)等。

列車(chē):高速列車(chē)轉(zhuǎn)向架和客車(chē)傾斜測(cè)量。

船舶數(shù)量:縱傾控制，油輪控制，天線位置控制。

鉆井:精確的鉆井傾斜度控制。

機(jī)械:傾斜控制，大型機(jī)械對(duì)中控制，彎曲控制，起重機(jī)

軍用:火炮和雷達(dá)調(diào)整，初始位置控制，導(dǎo)航系統(tǒng)，軍用著陸平臺(tái)控制。

3.磁致伸縮位移傳感器的應(yīng)用

磁致伸縮位移傳感器廣泛應(yīng)用于石油、化工、制藥、食品、飲料等行業(yè)，對(duì)各種液體罐的液位進(jìn)行測(cè)量和控制。作為位移傳感器，它不僅可以測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體的線性位移，而且可以給出運(yùn)動(dòng)物體的速度模擬信號(hào)。

結(jié)論:位移傳感器種類(lèi)繁多，不同位移傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域也不盡相同。了解各種位移傳感器的工作原理和應(yīng)用領(lǐng)域，有助于選擇更合適的位移傳感器，進(jìn)一步提高工作效率。