常見的位移傳感器種類

2021-9-13 10:13:00
  • 生活通常會(huì)見到各種測(cè)量物體位移的設(shè)備,比如拉線位移計(jì)、位移測(cè)量?jī)x等等,這些設(shè)備中最重要的零部件就是位移傳感器。

生活通常會(huì)見到各種測(cè)量物體位移的設(shè)備,比如拉線位移計(jì)、位移測(cè)量?jī)x等等,這些設(shè)備中最重要的零部件就是位移傳感器。

在高速、鐵路上經(jīng)常都會(huì)用到位移傳感器,用來對(duì)高速列車或汽車進(jìn)行測(cè)速,對(duì)車輛的行進(jìn)安全起到重要的監(jiān)測(cè)作用。

與傳統(tǒng)的檢測(cè)手段相比,采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、單片機(jī)處理系統(tǒng)和簡(jiǎn)潔穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu),可方便精確的對(duì)幾何狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)快速測(cè)量。

一般來說,常見的位移傳感器包括以下幾類:

1、導(dǎo)電塑料位移傳感器

用特殊工藝將DAP(鄰苯二甲酸二稀丙脂)電阻漿料覆在絕緣機(jī)體上,加熱聚合成電阻膜,或?qū)AP電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹槽內(nèi)形成的實(shí)心體作為電阻體。特點(diǎn)是:平滑性好、分辯力優(yōu)異耐磨性好、壽命長(zhǎng)、動(dòng)噪聲小、可靠性極高、耐化學(xué)腐蝕。用于宇宙裝置、導(dǎo)彈、飛機(jī)雷達(dá)天線的伺服系統(tǒng)等。

2、繞線位移傳感器

是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體,并把它繞在絕緣骨架上制成。繞線電位器特點(diǎn)是接觸電阻小,精度高,溫度系數(shù)小,其缺點(diǎn)是分辨力差,阻值偏低,高頻特性差。主要用作分壓器、變阻器、儀器中調(diào)零和工作點(diǎn)等。

3、金屬玻璃鈾位移傳感器

用絲網(wǎng)印刷法按照一定圖形,將金屬玻璃鈾電阻漿料涂覆在陶瓷基體上,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。特點(diǎn)是:阻值范圍寬,耐熱性好,過載能力強(qiáng),耐潮,耐磨等都很好,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體可由合金膜、金屬氧化膜、金屬箔等分別組成。特點(diǎn)是分辨力高、耐高溫、溫度系數(shù)小、動(dòng)噪聲小、平滑性好。

5、磁敏式位移傳感器

消除了機(jī)械接觸,壽命長(zhǎng)、可靠性高,缺點(diǎn):對(duì)工作環(huán)境要求較高.

6、光電式位移傳感器

消除了機(jī)械接觸,壽命長(zhǎng)、可靠性高,缺點(diǎn):數(shù)字信號(hào)輸出,處理煩瑣。

7、磁致伸縮式位移傳感器

磁致伸縮位移(液位)傳感器,通過內(nèi)部非接觸式的測(cè)控技術(shù)精確地檢測(cè)活動(dòng)磁環(huán)的絕對(duì)位置來測(cè)量被檢測(cè)產(chǎn)品的實(shí)際位移值的;該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應(yīng)用于成千上萬的實(shí)際案例中。

由于作為確定位置的活動(dòng)磁環(huán)和敏感元件并無直接接觸,因此傳感器可應(yīng)用在極惡劣的工業(yè)環(huán)境中,不易受油漬、溶液、塵埃或其它污染的影響。此外,傳感器采用了高科技材料和先進(jìn)的電子處理技術(shù),因而它能應(yīng)用在高溫、高壓和高振蕩的環(huán)境中。傳感器輸出信號(hào)為絕對(duì)位移值,即使電源中斷、重接,數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失,更無須重新歸零。由于敏感元件是非接觸的,就算不斷重復(fù)檢測(cè),也不會(huì)對(duì)傳感器造成任何磨損,可以大大地提高檢測(cè)的可靠性和使用壽命。

磁致伸縮位移(液位)傳感器,是利用磁致伸縮原理、通過兩個(gè)不同磁場(chǎng)相交產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)來準(zhǔn)確地測(cè)量位置的。測(cè)量元件是一根波導(dǎo)管,波導(dǎo)管內(nèi)的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測(cè)量過程是由傳感器的電子室內(nèi)產(chǎn)生電流脈沖,該電流脈沖在波導(dǎo)管內(nèi)傳輸,從而在波導(dǎo)管外產(chǎn)生一個(gè)圓周磁場(chǎng),當(dāng)該磁場(chǎng)和套在波導(dǎo)管上作為位置變化的活動(dòng)磁環(huán)產(chǎn)生的磁場(chǎng)相交時(shí),由于磁致伸縮的作用,波導(dǎo)管內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào),這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)以固定的聲音速度傳輸,并很快被電子室所檢測(cè)到。

由于這個(gè)應(yīng)變機(jī)械波脈沖信號(hào)在波導(dǎo)管內(nèi)的傳輸時(shí)間和活動(dòng)磁環(huán)與電子室之間的距離成正比,通過測(cè)量時(shí)間,就可以高度精確地確定這個(gè)距離。由于輸出信號(hào)是一個(gè)真正的絕對(duì)值,而不是比例的或放大處理的信號(hào),所以不存在信號(hào)漂移或變值的情況,更無需定期重標(biāo)。

8、數(shù)字激光位移傳感器

激光位移傳感器可精確非接觸測(cè)量被測(cè)物體的位置、位移等變化,主要應(yīng)用于檢測(cè)物的位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等幾何量的測(cè)量。

按照測(cè)量原理,激光位移傳感器原理分為激光三角測(cè)量法和激光回波分析法,激光三角測(cè)量法一般適用于高精度、短距離的測(cè)量,而激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測(cè)量。

激光發(fā)射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測(cè)物體表面,經(jīng)物體反射的激光通過接收器鏡頭,被內(nèi)部的CCD線性相機(jī)接收,根據(jù)不同的距離,CCD線性相機(jī)可以在不同的角度下“看見”這個(gè)光點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)角度及已知的激光和相機(jī)之間的距離, 數(shù)字信號(hào)處理 器就能計(jì)算出傳感器和被測(cè)物體之間的距離。同時(shí),光束在接收元件的位置通過模擬和 數(shù)字電路 處理,并通過 微處理器 分析,計(jì)算出相應(yīng)的輸出值,并在用戶設(shè)定的模擬量窗口內(nèi),按比例輸出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號(hào)。如果使用開關(guān)量輸出,則在設(shè)定的窗口內(nèi)導(dǎo)通,窗口之外截止。另外,模擬量與開關(guān)量輸出可獨(dú)立設(shè)置檢測(cè)窗口。

激光位移傳感器采用回波分析原理來測(cè)量距離以達(dá)到一定程度的精度。傳感器內(nèi)部是由處理器單元、回波處理單元、激光發(fā)射器、激光接收器等部分組成。激光位移傳感器通過激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬個(gè)激光脈沖到檢測(cè)物并返回至接收器,處理器計(jì)算激光脈沖遇到檢測(cè)物并返回至接收器所需的時(shí)間,以此計(jì)算出距離值,該輸出值是將上千次的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行的平均輸出。激光回波分析法適合于長(zhǎng)距離檢測(cè),但測(cè)量精度相對(duì)于激光三角測(cè)量法要低。

交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展離不開檢測(cè)技術(shù),而儀器儀表以及傳感器技術(shù)才是檢測(cè)技術(shù)的核心。高速動(dòng)力發(fā)展的今天,人們不僅僅希望體驗(yàn)到是的舒適和享受,而且跟多的希望得到是安全。傳感器技術(shù)的發(fā)展會(huì)給人們生活交通帶來更多的安全,我國(guó)傳感器技術(shù)的發(fā)展也將帶動(dòng)交通運(yùn)輸方面在國(guó)際上擁有的一流先進(jìn)技術(shù)發(fā)展。

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