位移传感器

什么是位移传感器

位移是 和物体的位置在运动过程中的移动有关的量,
位移传感器(图1)
位移传感器(图1)
位移的 测量方式所涉及的范围是相当广泛的。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测,大的位 移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等 传感技术来测量。其中光 栅传感器因具有易实现数字化、精度高(目前分 辨率最高的可达到纳米级)、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点,在机床加工、检测仪 表等行业中得到日益广泛的应用。

位移传 感器的工作原理

电位器式位移传感器,
位移传感器(图2)
位移传感器(图2)
它通过 电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。普通直 线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。但是,为实现 测量位移目的而设计的电位器,要求在 位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。电位器 式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。
物体的 位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的 变化量反映了位移的量值,阻值的 增加还是减小则表明了位移的方向。通常在 电位器上通以电源电压,以把电 阻变化转换为电压输出。线绕式 电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化,其输出 特性亦呈阶梯形。如果这 种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件,则过大 的阶跃电压会引起系统振荡。因此在 电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。电位器 式传感器的另一个主要缺点是易磨损。它的优点是:结构简单,输出信号大,使用方便,价格低廉。
磁致伸 缩位移传感器通过非接触式的测控技术精确地检测活动磁环的绝对位置来测量被检测产品的实际位移值的;该传感 器的高精度和高可靠性已被广泛应用于成千上万的实际案例中。
由于作 为确定位置的活动磁环和敏感元件并无直接接触,
位移传感器(图3)
位移传感器(图3)
因此传 感器可应用在极恶劣的工业环境中,不易受油渍、溶液、尘埃或 其它污染的影响,IP防护等级在IP67以上。此外,传感器 采用了高科技材料和先进的电子处理技术,因而它能应用在高温、高压和 高振荡的环境中。传感器 输出信号为绝对位移值,即使电源中断、重接,数据也不会丢失,更无须重新归零。由于敏 感元件是非接触的,就算不断重复检测,也不会 对传感器造成任何磨损,可以大 大地提高检测的可靠性和使用寿命。
磁致伸缩位移传感器,是利用磁致伸缩原理、通过两 个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。测量元 件是一根波导管,波导管 内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的。测量过 程是由传感器的电子室内产生电流脉冲,该电流 脉冲在波导管内传输,从而在 波导管外产生一个圆周磁场,当该磁 场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时,由于磁致伸缩的作用,波导管 内会产生一个应变机械波脉冲信号,这个应 变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输,并很快 被电子室所检测到。
由于这 个应变机械波脉冲信号在波导管内的传输时间和活动磁环与电子室之间的距离成正比,
位移传感器(图4)
位移传感器(图4)
通过测量时间,就可以 高度精确地确定这个距离。由于输 出信号是一个真正的绝对值,而不是 比例的或放大处理的信号,所以不 存在信号漂移或变值的情况,更无需定期重标。
磁致伸 缩位移传感器是根据磁致伸缩原理制造的高精度、长行程 绝对位置测量的位移传感器。它采用 非接触的测量方式,由于测 量用的活动磁环和传感器自身并无直接接触,不至于被摩擦、磨损,因而其使用寿命长、环境适应能力强,可靠性高,安全性好,便于系统自动化工作,即使在 恶劣的工业环境下,也能正常工作。此外,它还能承受高温、高压和强振动,现已被 广泛应用于机械位移的测量、控制中。[1]


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