位移传感器
第二讲_位移传感器
其形式有直滑式和旋转式， 旋转式有单圈和多圈两种。 电刷由
触头、 臂、 导向及轴承等装置组成； 触头常用银、 铂铱、 铂 铑等金属； 电刷臂用磷青铜等弹性较好的材料； 骨架常用陶瓷、
酚醛树脂及工程塑料等绝缘材料。 电阻元件有线绕电阻、 薄膜
电阻、 导电塑料电阻、 导电玻璃釉电阻等。
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图3-2 （a） 直滑式； (b) 单圈旋转式； (c) 多圈旋转式
线圈绕于绝缘骨架上，滑动触点(电刷)在移动过程中, 从一匝滑到另一匝时，电阻值随位移发生变化。
b x
R
a
b
c
l R A
7
•
电阻体是由电阻系数很高的极细均匀导线， 按照一定的规律整齐地绕在一个绝缘的骨架上 制成的。在它与电刷相接触的部分，将导线表 面的绝缘去掉，然后加以抛光，形成一个电刷 可在其上滑动的接触道。电刷通常是由具有弹 性的金属薄片或金属丝制成，其末端弯曲成弧 形，利用电刷与电阻本身的弹性变形产生的弹 性力，使电刷与电阻元件有一定的接触压力， 以使两者在相对滑动过程中保持可靠的接触和 导电。电位器常用的电阻丝材料为铜镍合金 （铜60％、镍40％），电刷为磷青铜，骨架为 陶瓷酚醛树脂等。
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1、线绕电位器的结构
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2、线绕电位器的输出特性
（1）空载下
U0 Usc R R0 U0 Usc L L0
电阻灵敏度 KR
R R0 L L0
L L0
线性电位器
电压灵敏度 K V U sc U 0
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（2）负载下
RL R U 0 Ux ( R 0 R)Ux RL R
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2） 金属膜电位器 金属膜电位器由合金、 金属或金属氧化物等材料通过真空
位移传感器
差动变压器式电感传感器是常用的互感型传感器，其结构形式有 多种，以螺管形应用较为普遍，其结构及工作原理如图3-7（a）、（b） 所示。传感器主要由线圈、铁心和活动衔铁三个部分组成。线圈包括一 个初级线圈和两个反接的次级线圈，当初级线圈输入交流激励电压时， 次级线圈将产生感应电动势e1和e2。由于两个次级线圈极性反接，因此 传感器的输出电压为两者之差，即ey=e1-e2。活动衔铁能改变线圈之 间的耦合程度。输出ey的大小随活动衔铁的位置而变。当活动衔铁的位 置居中时，即e1=e2，ey=0；当活动衔铁向上移时，即e1> e2 ， ey>0；当活动衔铁向下移时，即e1< e2 ，ey<0。活动衔铁的位置往 复变化，其输出电压ey，也随之变化，输出特性如图3-7（c）所示。
2. 数字式位移传感器 数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同
特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输 出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲
就可以统计位移的尺寸。下面主要以光栅传感器和感应同步器来介绍数 字式传感器的工作原理。 1）光栅位移传感器
光栅是一种新型的位移检测元件，有圆光栅和直线光栅两种。它 的特点是测量精确高（可达±1um）、响应速度快和量程范围大（一般 为1—2m，连接使用可达到10m）等。
光栅由标尺光栅和指示光栅组成，两者的光刻密度相同，但体长相 差很多，其结构如图3-8所示。
光栅条纹密度一般为每毫米25，50，100，250条等。把指示光 栅平行地放在标尺光栅上面，并且使它们的刻线相互倾斜一个很小的角 度 ，这时在指示光栅上就出现几条较粗的明暗条纹，称为莫尔条纹。
位移传感器的工作原理
位移传感器的工作原理标题：位移传感器的工作原理引言概述：位移传感器是一种用于测量物体位置变化的装置，广泛应用于工业自动化、机械创造、航空航天等领域。
本文将详细介绍位移传感器的工作原理，包括其基本原理、工作方式、应用场景和优势。
一、基本原理1.1 电容位移传感器电容位移传感器利用电容量的变化来测量物体的位移。
它由两个电极构成，当物体挨近电极时，电容量增加；当物体远离电极时，电容量减小。
传感器通过测量电容量的变化来确定物体的位移。
1.2 感应位移传感器感应位移传感器利用感应原理测量物体的位移。
它包含一个线圈和一个金属杆，当物体挨近线圈时，金属杆的电磁感应会导致线圈中的电流发生变化。
传感器通过测量电流变化来确定物体的位移。
1.3 光电位移传感器光电位移传感器利用光电效应测量物体的位移。
它由一个光源和一个光敏元件构成，当物体挨近光敏元件时，光敏元件接收到的光强度会发生变化。
传感器通过测量光强度的变化来确定物体的位移。
二、工作方式2.1 绝对位移传感器绝对位移传感器可以直接测量物体的绝对位置。
它们通常使用编码器或者光栅来实现，能够提供高精度和高分辨率的位移测量。
2.2 相对位移传感器相对位移传感器只能测量物体的相对位置变化。
它们通常使用差动变压器或者磁敏元件来实现，适合于需要监测物体相对运动的场景。
2.3 数字位移传感器数字位移传感器可以将位移信号转换为数字信号输出。
它们通常采用AD转换器将摹拟信号转换为数字信号，具有高精度和抗干扰能力。
三、应用场景3.1 机械创造位移传感器广泛应用于机械创造领域，用于测量机械零件的位移、位置和变形。
它们可以提供实时监测和反馈，保证机械系统的精度和稳定性。
3.2 自动化控制位移传感器在自动化控制系统中起着重要作用，用于测量和控制机器人、自动化设备和生产线的位移和位置。
它们可以实现精确的运动控制和定位。
3.3 航空航天位移传感器在航空航天领域被广泛应用，用于测量航空器和航天器的位移和变形。
位移传感器原理及分类
位移传感器原理及分类一、位移传感器的工作原理1.阻性传感器阻性传感器的原理是通过测量材料的电阻值来计算位移。
当两个电极之间的距离变化时，电阻值也会发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以确定物体的位移。
2.电容传感器电容传感器的原理是通过测量电容的变化来计算位移。
当物体移动时，电容的值会随之变化。
通过测量电容的变化，可以确定物体的位移。
3.磁性传感器磁性传感器的原理是利用磁场的变化来测量位移。
当物体移动时，磁场的特性会发生变化。
通过测量磁场的变化，可以确定物体的位移。
4.激光传感器激光传感器的原理是利用激光束的反射来测量位移。
激光束发射到物体上，并通过测量反射光的特性，可以确定物体的位移。
以上是几种常见的位移传感器的工作原理，根据不同的应用场景，我们可以选择适合的传感器进行测量。
二、位移传感器的分类根据测量原理和应用领域的不同，位移传感器可以分为多种不同的类型。
以下是几种常见的位移传感器的分类：1.电阻式位移传感器电阻式位移传感器是基于阻性传感器原理的一种传感器。
它使用电阻值的变化来测量位移，常见的类型包括电阻片、电位器和应变计。
2.容性位移传感器容性位移传感器是基于电容传感器原理的一种传感器。
它使用电容值的变化来测量位移，常见的类型包括平行板电容器和微机电系统（MEMS）传感器。
3.磁性位移传感器磁性位移传感器是基于磁性传感器原理的一种传感器。
它使用磁场的变化来测量位移，常见的类型包括霍尔传感器和磁电传感器。
4.光学位移传感器光学位移传感器是基于激光传感器原理的一种传感器。
它使用激光束的反射来测量位移，常见的类型包括激光传感器和光纤传感器。
5.压电位移传感器压电位移传感器是基于压电效应原理的一种传感器。
它使用压电材料产生的电压信号来测量位移，常见的类型包括石英晶体和陶瓷。
以上是几种常见的位移传感器的分类，每种传感器都有其适用的应用场景，我们可以根据需要选择合适的传感器进行测量。
总结：本文介绍了位移传感器的原理和分类。
位移传感器原理与分类
位移传感器原理与分类一、工作原理1.电阻式位移传感器：电阻式位移传感器通过电阻变化的方式测量位移。
一种常见的电阻式传感器是电位计，它借助电位计棒的旋转或滑动来改变电阻值，通过测量电阻值的变化来得到位移信息。
2.容量式位移传感器：容量式位移传感器是利用物体移动时电容量的变化来测量位移的。
当测量物体靠近或远离电容的一个极板时，电场线密度会发生变化，从而改变电容量。
常见的容量式位移传感器有平行板电容器和轴向电容器。
3.感应式位移传感器：感应式位移传感器通过感应物体相对电感元件改变的方式来测量位移。
当物体靠近或远离感应线圈时，感应电势会发生变化，从而能够得到位移信息。
感应式位移传感器常用于测量非接触的位移。
4.光电式位移传感器：光电式位移传感器通过光信号的接收和转换来测量位移。
它通常由一对光电二极管（光源和光接收器）组成，当物体移动时阻挡或透过光源和光接收器之间的光线，从而产生电信号进行位移测量。
二、分类1.接触式位移传感器：接触式位移传感器需要物体与传感器之间有物理接触，通过物体的接触或压力来测量位移。
例如，机械式微调电阻可以通过旋转旋钮改变电阻值，从而测量位移。
2.非接触式位移传感器：非接触式位移传感器可以实现物体与传感器之间的无接触测量。
这种传感器常用于需要高精度和高速度的应用。
例如，磁性编码器可以通过感应物体对磁场的变化来测量位移。
3.绝对位移传感器：绝对位移传感器能够直接测量物体的绝对位置，无需参考点。
它能够提供准确的位移信息，在断电后也能够保留位移值。
常见的绝对位移传感器有光栅尺和霍尔效应传感器。
4.相对位移传感器：相对位移传感器只能测量物体相对于参考点的移动，无法给出绝对位置。
相对位移传感器通常需要初始化或标定，以确定参考点。
例如，编码器能够通过计数脉冲的方式测量物体相对于起始点的移动。
总之，位移传感器通过不同的工作原理和分类方式实现位移测量。
根据实际应用需求，选择合适类型的位移传感器可以提供准确的位移信息，满足各种工业和科技领域对位移测量的要求。
位移传感器
位移传感器的定义—位移传感器知识位移传感器的定义所谓位移传感器，是利用各种元件检测对象物的物理变化量，通过将该变化量换算为距离，来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。
根据使用元件不同，分为光学式位移传感器、线性接近传感器、超声波位移传感器等。
位移传感器原理分类①光学式位移传感器（智能传感器ZX-L-N系列等）●概要光源发出的光通过透镜进行聚光，并照射到物体上。
物体发出的反射光通过受光透镜集中到一维的位置检测元件（PSD）＊上。
如果物体的位置（距离测定器的距离）发生变化，PSD上成像位置将不同；如果PSD的两个输出平衡发生变化，PSD上的成像位置将不同，PSD的两个输出平衡会再次发生变化。
如果将这两个输出作为A、B，计算A/（A＋B），并加上适当的拉线系数‘k’和残留误差‘C’，可求得测得的值不是照度（亮度），而是A、B两个输出的位移量，因此即使与测定对象物之间的距离发生变化，受光光量发生变化也不会受影响，可以得到与距离的差、位置的偏移成比例的线性输出。
●PSD方式与CCD(CMOS)方式PSD方式的原理特长：将对象物上的光点光束投影到受光元件上时的重心位置换算为距离CCD(CMOS)方式的原理特长：分别检测对象物上的光点光束投影到受光元件上时的CCD(CMOS)的各像素的光量，并换算为距离。
CMOS与CCD的差异CCD是指Charge Coupled Device（电荷传输元件）的略称，而CMOS则是Complementary Metal Oxide Semi-conductor（互补性金属氧化半导体）的略称。
CCD是根据动作原理而命名的，CMOS则是根据构造而命名的。
●正反射方式和扩散反射方式②线性接近传感器（智能传感器ZX-E系列等）线圈中如通过交流电，则会产生磁通，如通过金属对象物，则会在对象物中产生一种涡电流，发出磁通，防止这种变化。
其结果将使线圈的感应发生变化。
这种感应的变化量是线圈与对象物之间距离的函数，作为结果，能测量对象物的距离位移。
位移传感器的工作原理
位移传感器的工作原理位移传感器是一种用于测量物体位置变化的装置，它能够将物体的位移转换为电信号输出，从而实现对物体位移的测量和监控。
位移传感器在工业自动化、机械制造、航空航天等领域都有着广泛的应用，其工作原理是通过不同的传感原理实现的。
1. 电阻式位移传感器。
电阻式位移传感器是一种常用的位移测量装置，它利用材料的电阻随位移的变化而变化的特性来实现测量。
其工作原理是通过将电阻传感器与测量物体相连，当测量物体发生位移时，电阻传感器的电阻值会随之改变，从而产生与位移相关的电信号输出。
这种传感器结构简单、成本低廉，但精度较低，适用于一些对精度要求不高的场合。
2. 容量式位移传感器。
容量式位移传感器是利用电容的变化来实现位移测量的装置，其工作原理是通过将传感电极与被测物体相连，当被测物体发生位移时，传感电极与被测物体之间的电容值会发生变化，从而产生与位移相关的电信号输出。
这种传感器具有较高的精度和灵敏度，适用于对测量精度要求较高的场合。
3. 感应式位移传感器。
感应式位移传感器是利用感应原理来实现位移测量的装置，其工作原理是通过将传感线圈与被测物体相连，当被测物体发生位移时，传感线圈中的感应电流会发生变化，从而产生与位移相关的电信号输出。
这种传感器具有较高的抗干扰能力和可靠性，适用于一些对环境要求较高的场合。
4. 光电式位移传感器。
光电式位移传感器是利用光电效应来实现位移测量的装置，其工作原理是通过将光源和光电探测器与被测物体相连，当被测物体发生位移时，光源和光电探测器之间的光线强度会发生变化，从而产生与位移相关的电信号输出。
这种传感器具有较高的分辨率和稳定性，适用于对测量精度要求较高的场合。
总的来说，位移传感器的工作原理是通过将传感器与被测物体相连，利用不同的物理效应来实现对被测物体位移的测量和监控。
不同类型的位移传感器具有不同的特点和适用范围，可以根据实际需求选择合适的传感器进行应用。
随着科技的不断进步，位移传感器的测量精度和稳定性将会不断提高，为各个领域的应用提供更加可靠和精准的位移测量技术。
位移传感器的原理和应用
位移传感器的原理和应用
一、原理
1.接触式位移传感器原理：
接触式位移传感器通过机械接触的方式测量物体的位移。
常见的接触式位移传感器有滑动变阻器、电容变阻器、电感变阻器等。
这类传感器通过物体位移引起电阻、电容、电感元件的变化，从而测量位移。
2.非接触式位移传感器原理：
非接触式位移传感器通过无需物理接触的方式测量物体的位移。
常见的非接触式位移传感器有光电编码器、激光位移传感器、电磁感应位移传感器等。
这类传感器利用光学、电磁或其他无线技术测量位移。
二、应用
1.汽车工业：
在汽车制造中，位移传感器被广泛应用于测量车辆悬挂、翘曲、变形等情况，以提高车辆的安全性和驾驶舒适度。
例如，车辆的悬架系统中使用位移传感器测量悬挂裙的位移来调节车身的高度。
2.机械设备：
在机械制造过程中，位移传感器被广泛应用于测量机械元件的位移和变形，以确保机械设备的正常运行和精度。
例如，机床加工过程中使用位移传感器来实时监测工件位置，以确保加工质量。
3.工业自动化：
4.航空航天：
5.医疗领域：
总结：
位移传感器通过测量物体的位移，提供了在许多领域中实时定位、控
制和监测的重要数据。
无论是接触式还是非接触式，这些传感器都在汽车、机械设备、工业自动化、航空航天和医疗等领域发挥着重要的作用。
位移
传感器的发展不断推动着现代科技和工程的进步。
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位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。
在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。
按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。
模拟式又可分为物性型和结构型两种。
位移传感器的主要分类根据运动方式直线位移传感器：直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。
为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。
传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。
将传感器用作分压器可最大限度降低对滑轨总阻值精确性的要求，因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。
角度位移传感器：角度位移传感器应用于障碍处理：使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。
原理非常简单：如果马达角度传感器构造运转，而齿轮不转，说明你的机器已经被障碍物给挡住了。
此技术使用起来非常简单，而且非常有效；唯一要求就是运动的轮子不能在地板上打滑（或者说打滑次数太多），否则你将无法检测到障碍物。
一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题，这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它：在驱动轮旋转的过程中，如果惰轮停止了，说明你碰到障碍物了。
根据材质电位器式位移传感器：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。
图1中的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。
霍耳式位移传感器：它的测量原理是保持霍耳元件（见半导体磁敏元件）的激励电流不变，并使其在一个梯度均匀的磁场中移动，则所移动的位移正比于输出的霍耳电势。
磁场梯度越大，灵敏度越高；梯度变化越均匀，霍耳电势与位移的关系越接近于线性。
图2中是三种产生梯度磁场的磁系统：a系统的线性范围窄，位移Z=0时，霍耳电势≠0；b系统当Z<2毫米时具有良好的线性，Z=0时，霍耳电势=0；c系统的灵敏度高，测量范围小于1毫米。
图中N、S分别表示正、负磁极。
霍耳式位移传感器的惯性小、频响高、工作可靠、寿命长，因此常用于将各种非电量转换成位移后再进行测量的场合。
光电式位移传感器：它根据被测对象阻挡光通量的多少来测量对象的位移或几何尺寸。
特点是属于非接触式测量，并可进行连续测量。
光电式位移传感器常用于连续测量线材直径或在带材边缘位置控制系统中用作边缘位置传感器。
根据型号特性导电塑料位移传感器：用特殊工艺将DAP（邻苯二甲酸二稀丙脂）电阻浆料覆在绝缘机体上，加热聚合成电阻膜，或将DAP电阻粉热塑压在绝缘基体的凹槽内形成的实心体作为电阻体。
特点是：平滑性好、分辩力优异耐磨性好、寿命长、动噪声小、可靠性极高、耐化学腐蚀。
用于宇宙装置、导弹、飞机雷达天线的伺服系统等。
绕线位移传感器：是将康铜丝或镍铬合金丝作为电阻体，并把它绕在绝缘骨架上制成。
绕线电位器特点是接触电阻小，精度高，温度系数小，其缺点是分辨力差，阻值偏低，高频特性差。
主要用作分压器、变阻器、仪器中调零和工作点等。
金属玻璃铀位移传感器：用丝网印刷法按照一定图形，将金属玻璃铀电阻浆料涂覆在陶瓷基体上，经高温烧结而成。
特点是：阻值范围宽，耐热性好，过载能力强，耐潮，耐磨等都很好，是很有前途的电位器品种，缺点是接触电阻和电流噪声大。
金属膜位移传感器：金属膜电位器的电阻体可由合金膜、金属氧化膜、金属箔等分别组成。
特点是分辨力高、耐高温、温度系数小、动噪声小、平滑性好。
磁敏式位移传感器：消除了机械接触，寿命长、可靠性高，缺点：对工作环境要求较高.光电式位移传感器：消除了机械接触，寿命长、可靠性高，缺点：数字信号输出，处理烦琐。
磁致伸缩式位移传感器：磁致伸缩位移（液位）传感器，通过内部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，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。
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（液位）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，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。
数字激光位移传感器：激光位移传感器可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化，主要应用于检测物的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量。
按照测量原理，激光位移传感器原理分为激光三角测量法和激光回波分析法，激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分析法则用于远距离测量。
激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体表面，经物体反射的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。
根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。
同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并通过微处理器分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内，按比例输出标准数据信号。
如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通，窗口之外截止。
另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。
激光位移传感器采用回波分析原理来测量距离以达到一定程度的精度。
传感器内部是由处理器单元、回波处理单元、激光发射器、激光接收器等部分组成。
激光位移传感器通过激光发射器每秒发射一百万个激光脉冲到检测物并返回至接收器，处理器计算激光脉冲遇到检测物并返回至接收器所需的时间，以此计算出距离值，该输出值是将上千次的测量结果进行的平均输出。
激光回波分析法适合于长距离检测，但测量精度相对于激光三角测量法要低。
温度传感器的原理(1)电位器式电位器位移传感器分为绕线电位器和非绕线电位器两种: 绕线电位器一般由电阻丝烧制在绝缘骨架上,由电刷引出与滑动点电阻对应的输入变化。
电刷由待测量位移部分拖动,输出与位移成正比的电阻或电压的变化;常见的非线绕式电位器位移传感器是在绝缘基片上制成各种薄膜元件,如合成膜式、金属膜式、导电塑料和导电玻璃釉电位器等。
(2) 电阻应变式传感器是由弹性敏感元件和电阻应变片构成,当测量杆随试件产生位移时,弹性敏感元件在感受到测量杆变化而产生变形,其表面产生的应变与测量杆的位移成线性关系。
这种传感器具有线性好、分辨率较高、结构简单和使用方便等特点,其位移测量范围较小,通常在0.1μm-0.1mm 之间,测量精度小于2%,线性度为0.1%-0.5%。
(3) 电容式电容传感器通过位移来改变电容两个极板之间的距离, 即将位移量转换成电容变化量进行测量的。
它具有功率小、阻抗高、动态特性好、可进行非接触测量等优点;但是电容传感器存在寄生电容和分布电容, 会影响测量精度, 且常用的变隙式电容传感器存在测量量程小,存在非线性误差等缺点。
一般使用极距变化型电容式位移传感器和面积变化型电容式位移传感器。
(4) 电感式电感式传感器利用电磁感应将被测位移转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。
传感器分为自感式、互感式、电涡流式三种。
电感式传感器具有灵敏度和分辨力高,能测出0.01微米的位移变化,传感器非线性误差可达0.05%-0.1%。
磁致伸缩位移传感器磁致伸缩位移传感器的构造位移传感器由两部分组成:一部分是套有活动磁铁的测量杆;另一部分是位于测量杆上端的测量电路。
磁致伸缩位移传感器的结构如图1所示, 图中磁致伸缩位移传感器主要包括以下几部分:波导丝、保护管套、移动磁铁、电路板部分。
测量管是整个传感器的核心传感部分, 这一部分又包括:偏置磁铁、波导丝、保护管套、末端衰减阻尼装置、非接触磁环、转换器输出。
磁致伸缩位移传感器的原理工作时,传感头中的脉冲发生器首先在磁致伸缩波导丝上施加一个电脉冲信号,根据电磁场理论,此电脉冲同时伴随一个环型磁场以光速沿磁致伸缩波导丝向下传递。
当该环形磁场遇到浮子中磁铁产生的纵向磁场时,将与之进行矢量叠加,形成一个螺旋形的磁场。
当磁致伸缩材料所处的磁场发生变化时,磁致伸缩材料本身的物理尺寸也会跟着发生变化。
因此当合成磁场发生变化形成螺旋形磁场时, 磁致伸缩波导丝会产生伸缩变形, 而沿螺旋形磁场的伸缩将导致波导丝产生扭曲形变,从而激发扭转波。
该扭转波沿波导丝以超声波的形式回传到信号检测系统中的感应线圈时, 将转换成横向应力。
根据发射脉冲与回波信号的时间差计算活动磁铁的位置, 从而得到目标位置的位移量。