什么是位移傳感器

位移傳感器簡介

位移傳感器又稱為線性傳感器,是一種屬于金屬感應的線性器件,傳感器的作用是把各種被測物理量轉換為電量。在生產過程中,位移的測量一般分為測量實物尺寸和機械位移兩種。按被測變量變換的形式不同,位移傳感器可分為模擬式和數字式兩種。模擬式又可分為物性型和結構型兩種。常用位移傳感器以模擬式結構型居多,包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器、自整角機、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。數字式位移傳感器的一個重要優點是便于將信號直接送入計算機系統。這種傳感器發展迅速,應用日益廣泛。

位移傳感器分類

根據運動方式可分為

直線位移傳感器
直線位移傳感器的功能在于把直線機械位移量轉換成電信號。為了達到這一效果,通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位,通過滑片在滑軌上的位移來測量不同的阻值。傳感器滑軌連接穩態直流電壓,允許流過微安培的小電流,滑片和始端之間的電壓,與滑片移動的長度成正比。將傳感器用作分壓器可最大限度降低對滑軌總阻值精確性的要求,因為由溫度變化引起的阻值變化不會影響到測量結果。
角度位移傳感器:
角度位移傳感器應用于障礙處理:使用角度傳感器來控制你的輪子可以間接的發現障礙物。原理非常簡單:如果馬達角度傳感器構造運轉,而齒輪不轉,說明你的機器已經被障礙物給擋住了。此技術使用起來非常簡單,而且非常有效;唯一要求就是運動的輪子不能在地板上打滑(或者說打滑次數太多),否則你將無法檢測到障礙物。一個空轉的齒輪連接到馬達上就可以避免這個問題,這個輪子不是由馬達驅動而是通過裝置的運動帶動它:在驅動輪旋轉的過程中,如果惰輪停止了,說明你碰到障礙物了。

根據材質可分為

電位器式位移傳感器:它通過電位器元件將機械位移轉換成與之成線性或任意函數關系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是,為實現測量位移目的而設計的電位器,要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關系。圖1中的電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值,阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓,以把電阻變化轉換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化,其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統中用作位移反饋元件,則過大的階躍電壓會引起系統振蕩。因此在電位器的制作中應盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個主要缺點是易磨損。它的優點是:結構簡單,輸出信號大,使用方便,價格低廉。
霍耳式位移傳感器:它的測量原理是保持霍耳元件(見半導體磁敏元件)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系越接近于線性。圖2中是三種產生梯度磁場的磁系統:a系統的線性范圍窄,位移Z=0時,霍耳電勢≠0;b系統當Z<2毫米時具有良好的線性,Z=0時,霍耳電勢=0;c系統的靈敏度高,測量范圍小于1毫米。圖中N、S分別表示正、負磁極;舳轿灰苽鞲衅鞯膽T性小、頻響高、工作可靠、壽命長,因此常用于將各種非電量轉換成位移后再進行測量的場合。
光電式位移傳感器:它根據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。特點是屬于非接觸式測量,并可進行連續測量。光電式位移傳感器常用于連續測量線材直徑或在帶材邊緣位置控制系統中用作邊緣位置傳感器。
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