角度与角位移测量传感器
汽车用传感器：车身传感技术 第5章《位置传感器与角度传感器》PPT教学课件
主讲教师：某某某
本章内容
按输出信号的种类
模拟式：电位计，将角度变化变换成电阻变化 数字式：光电式、电磁式的旋转式编码器
5.1 节气门位置传感器（编码器式） 5.2 节气门位置传感器（直线式） 5.3 滑动式节气门位置传感器 5.4 线性位置传感器 5.5 防滴型角度传感器 5.6 非接触角度传感器 5.7 转向传感器 5.8 光电式车高传感器 5.9 溢流环位置传感器
VC端子→电阻r→ E2端子 VTA端的电位并不受电阻R1、R2的影响
节气门全闭时，IDL触点闭合，电位为0 →计算机
根据这些信号判断出车辆的行驶状态，再决定进行过渡时期的空燃比 修正或是输出增量修正，或是切断油路，或是进行怠速稳定修正
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5.3 滑动式节气门位置传感器
安装在节流阀本体上，用作检测节 气门的开度
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5.1 节气门位置传感器（编码器式）
节气门位置传感器也叫节气门开关
装在节流阀本体上并与之连动 随着驾驶员对加速踏板的控制 靠自身触点检测出发动机处于
怠速、负荷、加减速状态 IDL触点：检测怠速状态 PSW触点：检测重负荷状态 ACC1和ACC2触点：检测加速状态
原理：
减振器总是振动，很难判定所处区域
过高区域
隔数十毫秒测一次车高控制传感器输出信号 车 高侧规定区域 对一定时间内各区域所占的百分比做出判断 高 低侧规定区域
过低区域
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5.8 光电式车高传感器
车高上升时工作情况
空气压缩机工作，向减振器输送压缩空气，车高上升
降低车高时
排气阀打开，减振器内压缩空气散到大气，车高降低
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。
角度传感器校准测量方法【大全】
压差归零式和风标对向式角度在低速风洞中的校准方法、项目、数据处理和主要结果。
安装在飞机或导弹表面的角度传感器，由于受到飞行器本体的干扰，传感器感受到的是被弯曲了的局部气流方向，因而人们不能直接获得飞行器真实角度。
为了确定被弯曲了的气流方向与飞行器真实角度之间的关系，需要进行风洞校准测量。
校准结果表明，角度传感器输出信号随飞行器角度变化具有良好的线性关系，校准数据稳定、可靠，且重复性令人满意。
目前，飞行器上使用比较普遍的是压差归零式和风标对向式两种角度传感器。
压差归零式角度传感器外形结构见图1，其工作原理是利用压差归零特性。
传感器由一个电位计和一个随时跟踪气流转动的测压探头构成，测压探头上开有两排气槽，气流由气槽通过两个通道作用到内部两对相反的叶面上，产生一个与气流方向相反的反馈力矩，使探头追随气流转动至两排气槽压力相等，即压差为零的初始位置，此时与探头同轴连接的电刷在电位计上产生角位移，输出与气流方向变化成正比的电信号。
风标对向式角度传感器外形结构见图2，工作原理是利用风标对气流的对向特性。
传感器包括一个电位计和一个随时跟踪气流转动的方向风标。
当飞行器姿态角变化时，风标相对气流方向随之变化，产生一个与飞行器角度变化相反的角位移。
风标转轴与电位计同轴连接，因此，风标转动角度与电位计输出电压信号成正比，由此可以确定角度传感器感受到的气流方向与飞行器实际角度的对应关系。
安装在飞行器左侧用于测量飞行迎角的传感器称为迎角传感器；安装在飞行器正上方用于测量飞行侧滑角的称为侧滑角度传感器。
1、试验设备传感器校准实验是在航天科技集团公司笫701研究所低速风洞中进行的。
该座风洞试验段尺寸为3m?3m?12m，试验风速在10~100m/s之间无级调速。
风洞备有计算机控制的多自由度变角度系统，可以方便地模拟飞行器不同迎角、侧滑角状态，并且实时处理测试数据和绘制曲线。
2、校准项目与方法1、校准项目校准项目主要包括两部分，首先在地面进行的静校，以及随后在风洞中进行的动校。
第7章 位移传感器
可以实现高灵敏的位移测量。
7.2.2光栅位移传感器的结构及工作原理
如图7-9所示，由主光栅、指示光栅、光 源和光电器件等组成。 主光栅和被测物体相连，它随被测物体的 直线位移而产生移动。当主光栅产生位移时， 莫尔条纹便随着产生位移。 用光电器件记录莫尔条纹通过某点的数目， 便可知主光栅移动的距离，也就测得了被测 物体的位移量。
图7-3
电位器电路
常见用于传感器的电位器有： 线绕式电位器、 合成膜电位器、 金属膜电位器、 导电塑料电位器、 导电玻璃釉电位器、 光电电位器。
2.电位器的主要技术参数
(1)最大阻值和最小阻值，指电位器阻值变化
能达到的最大值和最小值；
(2)电阻值变化规律，指电位器阻值变化的规
f=Z· n
根据测定的脉冲频率，即可得知被测物体 的转速。如果配接数字电路，组成数字式转 速测量仪，可直接读出被测物体的转速。 当被测转速很低时，输出脉冲电势的幅值 很小，以致无法测量出来。 所以，这种传感器不适合测量过低的转速， 其测量转速下限一般为50转/秒左右，上限可 达数百千转/秒。
7.5.2
磁栅的种类可分为单型直线磁栅、
同轴型直线磁栅和
旋转型磁栅等。
磁栅主要用于大型机床和精密机床作为位 置或位移量的检测元件。
图7-10 磁栅的基本结构
磁栅和其它类型的位移传感器相比，具有
结构简单、
使用方便、
动态范围大（1～20m）和
磁信号可以重新录制等优点。
缺点是需要屏蔽和防尘。
如果水位上升到与检知电极端部接触时， 由于水有一定的导电性，方波发生器输出的 矩形波被短路，比较器输出高电平，LED熄 灭。 如果水位低于检知电极端部时，比较器 输出低电平，LED闪烁，告知水箱缺水。 如果把比较器输出电压和控制电路连接 起来，可对供水系统进行自动控制。
位移传感器常见故障诊断方法【详解】
机械设备自动化系统由执行元件，传感器部分，控制器部分三部分组成，位移传感器主要用于设备位移测量与位置定位，位移传感器质量的优劣直接决定了机械设备测量精度与控制效果的好坏。
机械设备生产制造与维修行业常用的位移传感器产品有：直线位移传感器、拉绳位移传感器、磁致伸缩位移传感器、磁致伸缩液位传感器、LVDT位移传感器、电涡流传感器、磁栅尺位移传感器、角位移传感器（角度传感器、倾角传感器）等。
位移传感器种类不同、输出信号不同，出线方式（电路连接）也会有所不同。
机械设备常用位移传感器模拟量信号输出有三线制电压输出、二线制电流输出与三线制电流输出。
位移传感器电路连接示意图如下：机械位移传感器怎么用_位移传感器使用方法及注意事项第一步，先将高精度微位移传感器放置在弹性体的一端的台阶孔内，用端盖固定；然后转动螺杆，拉近弹性体的上下两个薄壁，弹性体内部出现弹性应力和变形，弹性体的两个薄壁之间的垂直接近量通过螺杆下端的伸出量由位移传感器测得；两个端面即内端面和外端面的接近量通过高精度微位移传感器测得；螺杆转动到不同的位置，拟合出垂直接近量与水平接近量的比值C。
第二步，将高精度微位移传感器从台阶孔中取出，将待标定的微位移传感器置固定台阶孔中，用端盖（4）固定；转动螺杆到不同的位置，位移传感器测出螺杆的伸出量，即弹性体两个薄壁之间的垂直接近量，然后通过比值C求得待标定的微位移传感器两个端面的水平接近量，这个水平接近量与待标定微位移传感器输出电压的变化值的比值，就是待标定的位移传感器的灵敏度。
（1）直线位移传感器的使用美国TOM公司生产的精密直线位移传感器，是带有一个长的持续传导轨迹分压计型传感器，在控制和测量运用中，适合于绝对位移传感，其线性精度为士0.05%。
具有移动快，寿命长等特点，符合龙门式精密油压机的控制要求。
根据实际要求在油压机的主缸、液压垫上分别安装Kl下滑板式、KTC拉杆式直线位移传感器。
在一个半自动工作过程中，油压机的主缸、液压垫分别带动两只直线位移传感器移动，将采集到的两点模拟量值输入到FX2N-8AD，FX2N-8AD将此模拟输入数值（此时是电压输入），转换成数字值，并且把他们传输到PLC主单元。
角度传感器怎么接线【干货技巧】
角度传感器，顾名思义，是用来检测角度的。
它的身体中有一个孔，可以配合乐高的轴。
当连结到RCX上时，轴每转过1/16圈，角度传感器就会计数一次。
往一个方向转动时，计数增加，转动方向改变时，计数减少。
计数与角度传感器的初始位置有关。
当初始化角度传感器时，它的计数值被设置为0，如果需要，你可以用编程把它重新复位。
角度位移传感器的接线方法及原理：3个接线柱或红、黄、蓝三根线对应标牌标记1、2、3，分别表示：1是输入端；2是输出端；3是接地。
（请注意：如果引出端2接错线会烧坏传感器）轴从1端到3端角度旋转或直线位移时阻值发生变化，由2端按线性规律高精度输出，同时通过变换电路将阻值变化转换为信号显示。
角度位移传感器的安装1、以传感器安装凸台定位，用螺钉、螺母或压板固紧在金属板上。
在安装传感器时，严禁对轴、壳体进行车、钻等加工，避免轴或壳体受到外界的冲击力和压力，轴的轴向和径向不允许受到冲击力和压力（静压力应小于300N）。
严禁松动传感器上的螺钉，转动固紧环位置。
2、传感器出轴与其它机件联接时应注意轴心线要保持在一直线上（包括工作状态），如轴心线有偏差存在，建议使用万向接头或波纹管等转接件，以免传感器出轴弯曲变形，损坏其他器件，从而影响使用。
3、应防止水滴、蒸气、溶剂和腐蚀性气体对传感器的侵袭，防止金属屑或其他粉末进入传感器。
4、传感器的外部接线应焊接在引出端的腰槽处，尽量不要焊在引出端的顶部。
焊接时应使用不大于45W电铬铁，焊接时间应小于5秒。
在焊接及未冷却透时不应拉动导线，以免电刷丝或整个引出端被拉出，甚至脱落。
倾斜角度传感器作用倾斜角度传感用于各种测量角度的应用中。
例如，高精度激光仪器水平、工程机械设备调平、远距离测距仪器、高空平台安全保护、定向卫星通讯天线的俯仰角测量、船舶航行姿态测量、盾构顶管应用、大坝检测、地质设备倾斜监测、火炮炮管初射角度测量、雷达车辆平台检测、卫星通讯车姿态检测等等。
高精度单轴倾斜角度传感器以基于电容式3D-MEMS技术的单轴倾斜角度传感器，在全温区都能表现出它卓越的可靠性，超凡的稳定性及史无前例的高精度。
深浦LA位移传感器手册
深浦LA位移传感器手册一、概述深浦LA位移传感器是一种以电压输出与轴旋转角度或轴直线位移为线性关系的位移量传感器。
其特点是精度高、寿命长、输出平滑性好。
可用于位置反馈、位置检测、电平调节等检测与控制系统，是一种理想的精密角位移、直线位移传感器。
深浦LA位移传感器结构主要由导电塑料基体、电刷(片)、随动轴、壳体等组成。
角位移传感器有单联、双联二种。
其电信号引出一般均采用接线柱形式。
直线位移传感器的电信号引出采用标准航空接头(WDL系列、WDL—B系列)和插接式接头(WDL—M系列)形式。
二、安装及使用方法:拉杆式位移传感器可以任意方向安装，首先将传感器壳体放在参照物(基准)的安装支架孔里，使传感器壳体和被测物移动的方向保持一致，根据传感器的量程，估算大致的间隙，然后用镙母将拉杆和被测物固定起来，通上电源等传感器稳定下来，再慢慢的移动传感器壳体，使传感器的输出零位对应于被测物机械零位，然后将传感器壳体夹紧(不可松动)，安装好就可以通过计算机数据采集对被测物的位移进行检测或监测或PUC进行系统控制，回弹式位移传感器和拉杆式位移传感器安装基本相似。
三、订货须知：首先将位移传感器的量程确定下来，根据使用情况可以适当放一点余量，并将零点方向在定货中注明，再根据系统的误差要求选择适当的测量精度，另外请务必告之供电电压，我们可供选择的供电方式有: 6V 12V 24V t9V +12V +15V 220VAC (需要配接二次仪表)，输出方式也有输出电压: 0—5V 0—10V 0—+5V 0—+10V输出电流: 0— 10mA 0—20mA 4 20mA，如果您要进行动态测量，请把机械频率的范围在定货中列出来。
如果系统需要在高压场合中使用，可以采用选进的全不绣钢密封焊接，耐高压0—50 MPa，对温度要求比较高，我公司的位移传感器经过特殊工艺处理可以在—40C— 200C环境中正常工作。
四、使用注意事项：1、安装传感器时注意别让铁芯和测杆受大的测向力而造成变形弯曲，否则会胆重影响测杆活动的灵活性。
位移传感器
4位绝对码光电编码器码制
角度 0.0 22.5 45.0 67.5 90.0 112.5 135.0 157.5 180.0 202.5 225.0 247.5 270.0 292.5 315.0 337.5 位置 A B C D E F G H I J K L M N O p 二进制码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 十进制码 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 格雷码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
W W 2 sin( / 2)
W-栅距， a-线宽， b-缝宽 W=a+b ，a=b=W/2
一、长度及线位移检测
莫尔条纹特性：
方向性：垂直于角平分线 → 与光栅移动方向垂直 同步性：光栅移动一个栅距 → 莫尔条纹移动一个间距
放大性：夹角θ很小 → B>>W → 光学放大 → 提高灵敏度
准确性：误差平均效应 → 克服个别/局部误差 → 提高精度
l u0 A
衔铁
u0W 2 A u0W 2 A W2 L l Rm l l ur
思考：灵敏度？ 线性度？ 改进方法？ (2) 变面积式 (3) 螺管式 差动式
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一、长度及线位移检测
(2) 变面积式
蔡萍教材P40 图3-5
(3) 螺管式
一、长度及线位移检测
电感位移传感器
在沿着偏心方向上，条纹近似地平行于栅线，称纵向莫尔条纹 其他位置上上，称为斜向莫尔条纹