位移传感器的应用
位移传感器
差动测量系统
线位移差动变压器(LVDT)通常用于位置测量系统。为了测量物体的厚度，利用两个LVDT和一个AD598组成一个差动测量系统，具体线路图如图4所示。该系统能精确地测出LVDT触点所经过的二侧距离，它具有线路简单，成本低廉的特点。
该电路满量程时输出电压V OUT ＝±１０V，它是来自两个独立的LVDT信号(每个LVDT摆幅为±5V)之和。输出电压的摆幅决定于电阻R2，它可以由下式求得：V OUT =V A-VBV A+VB+VC-VDVC+VD×R2×５００μΑ(10)
LVDT介绍：
LVDT是线性可变差动变压器的缩写。工作原理是铁芯可动变压器。它由一个初级线圈，两个次级线圈，铁芯，线圈骨架，外壳等部件组成。
LVDT工作原理：
LVDT工作过程中，铁心的运动不能超出线圈的线性范围，否则将产生非线性值，因此所有的LVDT均有一个线性范围。
初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上，线圈内部有一个可自由移动的杆状铁芯。当铁芯处于中间位置时，两个次级线圈产生的感应电动势相等，这样输出电压为零；当铁芯在线圈内部移动并偏离中心位置时，两个线圈产生的感应电动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量的大小。为了提高传感器的灵敏度，改善传感器的线性度、增大传感器的线性范围，设计时将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级线圈的电压之差，这个输出的电压值与铁芯的位移量成线性关系。
LVDT的工作电路称为调节电路或信号调节器。一个典型的调节电路应包括稳压电路、正弦波发生器、解调器和一个放大器。
正弦波发生器应具有恒定的幅度和频率，且不受时间和温度的影响。正弦可用文氏电桥产生，或用方波、阶梯波经滤波产生，或用其它合适的方法产生。
解调器可以是一个简单的二极管结构，当LVDT次级线圈的交流输出大于1VF.S时，使用简单二极管解调器；如果信号幅度低于此值，由于两个二极管正向电压的差异，会存在温度敏感问题，但对较大的信号电压，二极管误差的影响并不明显。也可以用同步解调器，在同步解调器中，两个场效应管交替地开关，其定时与为初级供电的正弦波同步。在初级与解调器开关间所需相移量取决于LVDT指标和LVDT与信号调节器间的导线长度。正弦波发生器、解调器和放大电路已组合成商品化IC，使用这些器件将极大地简化LVDT信号调节器的设计。最常用的有Philips出品的NE5521和
ADI公司的AD598/698。此外，细间距封装的标准模拟和数字器件的出现，使电路设计更加简化，并可固定在LVDT外壳的内部。
其具体硬件连接图如下所示：
图4
其中AD598是一种完整的单片式线位移差动变压器(LVDT)信号调节系统。AD598与LVDT配合，能够将LVDT的机械位置转换成单极性或双极性输出的高精度直流电压。AD598将所有的电路功能都集中在一块芯片上，只要增加几个外接无源元件，就能确定激磁频率和输出电压的幅值。在芯片内部，AD598将LVDT 处理的次级输出信号按比例地转换成直流信号。AD598还可以用于旋转差动变压器(RVDT)。AD598内部有一个用来产生LVDT初级激磁信号的低失真正弦波振荡器及其输出入大器和接收LVDT次级输出的二个正弦信号的输入级、除法器、滤波器及其输出入大器。在AD598的除法器中，将来自LVDT次级的这二个信号差除以这二个信号和。AD598各部分的功能框图如图1所示。
AD598LVDT信号调节电路框图
OSC:振荡器FIL TER：滤波器
AD598的传递函数：V OUT ＝ＶＡ－ＶＢＶＡ＋ＶＢ×５００μΑ×Ｒ２,
其中V A、VB为AD598的输入，R2决定其输出信号的摆幅大小。
其注意事项：
由于AD598只是单一的LVDT信号调节器，R2阻值的大小，决定摆幅的大小，而摆幅的大小与后级选用的ADC芯片输入特性有关。我们在系统中选用的ADC 输入为±１０Ｖ，R2大概阻值为22k~30k欧姆之间，具体调试后再确定。
V A、VB这样的输入信号，PCB布线时，尽量做到用地线将信号包住，所谓的“包地”，或者铺铜的形式，使得输入信号干扰少，比较干净。
LVDT 具有众多值得称道的优势和特点，应用范围广泛：
（1）无摩擦测量LVDT 的可动铁芯和线圈之间通常没有实体接触，也就是说LVDT是没有摩擦的部件。它被用于可以承受轻质铁芯负荷，但无法承受摩擦负荷的重要测量。两个例子，精密材料的冲击挠度或振动测试，或纤维或其它高弹材料的拉伸或蠕变测试。
（2）无限的机械寿命由于LVDT的线圈及其铁芯之间没有摩擦和接触，因此不会产生任何磨损。这样，LVDT的机械寿命，理论上是无限长的。在对材料和结构进行疲劳测试等应用中，这是极为重要的技术要求。此外，无限的机械寿命对于飞机、导弹、宇宙飞船以及重要工业设备中的高可靠性机械装置也同样重要的。因此LVDT在航空发动机数字控制系统中，广泛用于对油门杆位置、油针位置、导叶位置、喷口位置等位移进行精确测量与控制。
（3）无限的分辨率LVDT的无摩擦运作及其感应原理使它具备两个
显著的特性。第一个特性是具有真正的无限分辨率。这意味着LVDT可以对铁芯最微小的运动作出响应并生成输出。外部电子设备的可读性是对分辨率的唯一限制。
（4）零位可重复性LVDT构造对称，零位可回复。LVDT的电气零位可重复性高，且极其稳定。用在高损益闭环控制系统中，LVDT是非常出色的电气零位指示器。它还用于复合输出与零位的两个自变量成比例的比率系统。
（5）轴向抑制LVDT对于铁芯的轴向运动非常敏感，径向运动相对迟钝。这样，LVDT可以用于测量不是按照精准直线运动的铁芯，例如，可把LVDT耦合至波登管的末端测量压力。
（6）坚固耐用制造LVDT所用的材料以及接合这些材料所用的工艺使它成为坚固耐用的传感器。即使受到工业环境中常有的强大冲击、巨幅振动，LVDT也能继续发挥作用。铁芯与线圈彼此分离，在铁芯和线圈内壁间插入非磁性隔离物，可以把加压的、腐蚀性或碱性液体与线圈组隔离开。这样，线圈组实现气密封，不再需要对运动构件进行动态密封。对于加压系统内的线圈组，只需使用静态密封即可。
（7）环境适应性LVDT是少数几个可以在多种恶劣环境中工作的传感器之一。例如，密封型LVDT采用不锈钢外壳，可以置于腐蚀性液体或气体中。有时，LVDT被要求在极端恶劣的环境下工作。例如，在类似液氮的低温环境中。又如，在核反应堆主安全壳内工作的LVDT，工作温度高至550℃，外加10Rads的辐射和/或3X10 NVT的中子通量。再如，在210bar承压流体中工作的LVDT。LVDT设计巧妙，可以同时适应多种恶劣环境。但是，需要特别注意的是，虽然在大多数情况下，LVDT具有无限的工作寿命（理论上），置于恶劣环境下的LVDT ，工作寿命却因环境不同的各不相同。（8）输入/输出隔离LVDT被认为是变压器的一种，因为它的励磁输入（初级）和输出（次级）是完全隔离的。LVDT无需缓冲放大器，可以认为它是一种有效的模拟信号计算元件。在高效的测量和控制回路中，它的信号线与电源地线是分离开的。如上所述，LVDT具有诸多卓越的品质。它的主要限制是，为得到线性性能，传感器的外壳要比行程长，还有输出信号对输入被测量存在一定的非线性。采用专门的调节技术，可以改进行程对外壳的长度比和非线性问题，其中一个技术就是增加微控制器进行校正。LVDT具有良好的重复性，这一技术是可行的。虽然LVDT 已问世多年，但它仍不失为很多位置传感问题行之有效的解决方案。坚固的结构提供高可靠性，而其性能十分适合行程小于±100mm的多数应用。LVDT也可制作成旋转器件，工作方式与线性模型相似，只是加工后的铁芯沿曲线路径移动，这就是接下来要介绍的RVDT。RVDT（Rotary
Variable Differential Transformer）是旋转可变差动变压器缩写，属于角位移传感器。它采用与LVDT相同的差动变压器式原理，即把机械部件的的旋转传递到角位移传感器的轴上，带动与之相连的扰流片/铁心，改变线圈中的感应电压/电感量，输出与旋转角度成比例的电压/电流信号。RVDT 非接触设计，具有无限分辨率、使用寿命长，精度高的特点，可实现360°转动测量，广泛应用于球阀阀位、液压泵、叉车、机器人、风机等设备的传动和反馈控制。应用最普遍的2种原理LVDT以及应用：直流回弹式LVDT具有优良的性能，采用方便的单电源9-28V DC供电，产品的测量接触探头采用耐磨镀络硬质工具钢,最大测量量程为50mm,最大弹力200克,电子电路密封在304不锈钢金属管内,可以在潮湿和灰尘等恶劣环境中工作,输出信号为标准的可被计算机或PLC使用的0-5V或4-20mA输出。差动变压器式位移传感器（LVDT）可广泛应用于航天航空，机械，建筑，纺织，铁路，煤炭，冶金，塑料，化工以及科研院校等国民经济各行各业，用来测量伸长,振动,物体厚度，膨胀等的高技术产品。应用领域l 轴径跳动检测l 阀位检测与控制l 辊缝间隙控制l 金属加工检测直流拖动式LVDT具有优良的性能，采用方便的单电源9-28V DC供电，电子电路密封在304不锈钢金属管内,可以在潮湿和灰尘等恶劣环境中工作,输出信号为标准的可被计算机或PLC使用的0-5V或4-20mA输出。应用领域l 机床及工具定位l 液压缸定位l 辊缝间隙控制l 阀门位置检测与控制
光栅尺
几类典型光栅尺的性价比分析和使用要求简介 摘要：本文介绍了光栅尺的基本原理和分类。并列举了实际生产中的几种典型光栅尺，介绍了其技术参数、安装步骤和使用方法，通过比较，得出性价比分析。关键词：光栅尺；技术参数；摩尔纹 Abstract:This paper introduces the basic principle of grating ruler and classification. And enumerates several typical light in actual productio n.Grating ruler, introduces the technical parameters, the installation steps and method of use, by comparison, it is concluded that ratio of analysis. Keyword: grating ruler；technical parameters；Moore grain
1.光栅尺简介 光栅尺位移传感器（简称光栅尺），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺位移传感器经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。例如，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。 1.2光栅尺工作原理 光栅尺是通过莫尔条纹原理，通过光电转换，以数字方式表示线性位移量的高精度位移传感器. GBC系列光栅尺是由读数头、主尺和接口组成。玻璃光栅上均匀地刻有透光和小透光的线条，栅线为50线对/mm，其光栅栅距为0.02mm，采用四细分后便可得到分辩率为5μm的计数脉冲。一般的情况下，线条数按所测精度刻制，为了判别出运动方向，线条被刻成相位上相差90°的两路。当读数头运动时，接口电路的光电接收器分别产生A相和B相两路相位相差90°的脉冲波，输出信号再经过数显系统细分处理,分辨率是光栅周期除以信号细分数,经过电子信号细分处理分辨率可为5um或1um 。 1.2.1莫尔条纹 以透射光栅为例，当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成一个小角度θ，并且两个光栅尺刻面相对平行放置时，在光源的照射下，位于几乎垂直的栅纹上形成明暗相间的条纹，这种条纹称为“莫尔条纹”。严格地说莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直，莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度，以W表示。莫尔条纹W=ω /2* sin（θ/2）=ω /θ 。 1.2.2莫尔条纹具特征： (1)莫尔条纹的变化规律 两片光栅相对移过一个栅距，莫尔条纹移过一个条纹距离。由于光的衍射与
WYDC位移传感器
直流位移传感器 详细说明 一、原理及用途： WY-DC 系列位移传感器（LVDT）是基于变压器 原理。通过一次线圈与二次线圈弱电磁藕合，使得铁芯 的位移变化量与输出电讯号（电压或电流）变化量呈精 密线性关系，可以直接把机械变化量转变为标准电讯号 供给电脑数据采集或PLC进行过程控制。 WY-DC系列产品是将传感器线圈和电子线路安装 在一个不锈钢管里，实现了机电一体化，具有较强的抗 干扰能力。该系列产品具有行程大、精度高、稳定性好、 安装使用方便等优点。是位移、距离、伸长、移动、厚 度、振动、膨胀、液位、压缩，应变等等物理量的检测 和分析的有力工具。 WY-DC系列位移传感器广泛应用于航天、航空、电力、石油化工、机械、军工、纺织、汽车、煤炭、地震监测、高等院校及科研院所等领域，即可以与仪表配套使用，也可以单独使用。 二、技术指标及型号： WY-DC位移传感器 1、灵敏度（mv/v/mm）：100-1000 2、初级励磁电压：5V（3-8） 3、动态频率：0-200HZ（3DB）标准0-800HZ最高（动态位移测量） 4、灵敏度漂移：零点：0.01（%/℃）满度：0.025（%/℃） 5、负载阻抗：20KΩ 6、工作温度：-20℃+70℃标准-40℃+200℃（耐高低温） 7、高精度：0.05% 8、高分辨率：0.001um 9、供电电压：6VDC 12VDC 24VDC ±9VDC ±12VDC ±15VDC 10、输出电压：0——5V 0——10V 0——±5V 0——±10V 输出电流：0——10mA 0-20mA 4-20mA WY-DC位移传感器外形结构图
B(mm) 型号量程（mm）精度A（mm） C(mm)D(mm)E(mm) 最小最大 WYDC-1L、WYDC-0.5D1、±0.50.5%0.2%0.1%0.05%49305415ф20M4 M5 回弹WYDC-2L、WYDC-1D2、±10.5%0.2%0.1%0.05%49305415ф20M4 M5 回弹WYDC-5L、WYDC-2.5D5、±2.50.5%0.2%0.1%0.05%71308015ф20M4 M5 回弹WYDC-10L、WYDC-5D10、±50.5%0.2%0.1%0.05%71308015ф20M4 M5 回弹WYDC-20L、WYDC-10D20、±100.5%0.2%0.1%0.05%71309515ф20M4 M5 回弹WYDC-30L、WYDC-15D30、±150.5%0.2%0.1%0.05%91309515ф20M4 M5 回弹WYDC-40L、WYDC-20D40、±200.5%0.2%0.1%0.05%1093011115ф20M4 M5 回弹WYDC-50L、WYDC-25D50、±250.5%0.2%0.1%0.05%1093015515ф20M4 M5 回弹WYDC-100L、WYDC-50D100、±500.5%0.2%0.1%1693020515ф20M4 M5 回弹WYDC-150L、WYDC-75D150、±750.5%0.2%0.1%2724026515ф20M4 M5 回弹WYDC-200L、WYDC-100D200、±1000.5%0.2%0.1%3004032115ф20M4 M5 回弹WYDC-300L、WYDC-150D300、±1500.5%0.2%0.1%4894048515ф20M5 WYDC-400L、WYDC-200D400、±2000.5%0.2%0.1%5684064415ф20M5 WYDC-500L、WYDC-250D500、±2500.5%0.2%0.1%6885074915ф20M5 WYDC-600L、WYDC-300D600、±3001%0.5%0.2%9085074915ф20M5 WYDC-700L、WYDC-350D700、±3501%0.5%0.2%9505079120ф20M5 WYDC-800L、WYDC-400D800、±4001%0.5%0.2%10145084520ф20M5 WYDC-900L、WYDC-450D900、±4501%0.5%0.2%116350100420ф20M6 WYDC-1000L、WYDC-500D1000、±5001%0.5%0.2%124750108820ф20M6 WYDC-1200L、WYDC-600D1200、±6001%0.5%0.2%145150129220ф20M6 WYDC-1500L、WYDC-750D1500、±7501%0.5%0.2%179050163120ф20M6 WYDC-2000L、WYDC-1000D2000、±10001%0.5%0.2%225150209220ф20M6注：L为单向，D为双向，如需不同型号和尺寸的传感器可订制作 三、安装及使用方法： 拉杆式位移传感器可以水平安装，也可垂直安装，首先将传感器壳体放在参照物（基准）的安装支架孔里，使传感器拉杆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验物的位移进行检测或监测或PLC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。
位移传感器原理与分类
位移传感器原理与分类 传感器之家中将位移传感器分为线位移跟物位移两类，这是按照位移的特征分的。位移传感器就是测量空间中距离的大小，线位移就是在一条线上移动的长度，角位移就是转动的角度。下面就线位移做下介绍，线位移按原理分主要有电阻式、电容式、电感式、变压器式、电涡流式、激光式等等。前面三种主要用来测量小位移，中位移一般则用变压器式，大的位移则用电位器式的比较多，对于精密的场合，则需要选择激光式。 电容式位移传感器是把位移的变化换作电容的变化进行制作的。对于振动频率很高的环境条件下，最适合选用这种类型的传感器。它具有灵敏度高、能实现非接触量的测量，而且可以在恶劣场合下工作。它也有一些缺点，比如对连接线缆有很高的要求，它要有屏蔽性能；而且最好选用高频电源用来供电。现在做的最好的电容式位移传感器可以测量0.001微米的位移，误差非常小。 电感式位移传感器是将测量量换作互感的变化的传感器，它既可以测量角位移也可以测量线位移。目前常用到的电感式位移传感器有气隙式，面积式，螺管式三种。变气隙型中电感的变化与传感器中活动衔铁的位移相对应。变面积型是用铁芯与衔铁之间重合面积的变化来反映位移。螺管型是衔铁插入长度的变化导致电感变化的原理。
变压器式位移传感器是用途最广的一种位移传感器，线圈中感应电动势随着位移的变化而变化。这种传感器它的灵敏度都很高，有时都不用放大器。缺点在于质量一般比较大，不应用于高频场合。 电涡流式位移传感器是基于电涡流效应，它的感应参数是阻抗的变化，尽量使阻抗是位移的函数，它还与被测物体的形状跟尺寸有关。该传感器的量程一般在0到80毫米。 电阻式位移传感器是通过测量变化的电阻值来计算位移的变化，它通常分为电位器式跟应变式。前面一种适合测量位移大、精度要求不高的场合；后面一种是利用电阻应变效应，它具有线性度跟分辨率都比较高，失真小的优点。
位移传感器的主要分类
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
电涡流位移传感器的原理
电涡流位移传感器的工作原理： 电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面距离。它是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。 在高速旋转机械和往复式运动机 械状态分析，振动研究、分析测 量中，对非接触的高精度振动、 位移信号，能连续准确地采集到 转子振动状态的多种参数。如轴 的径向振动、振幅以及轴向位置。 电涡流传感器以其长期工作可靠 性好、测量围宽、灵敏度高、分辨率高等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。 从转子动力学、轴承学的理论上分析，大型旋转机械的运动状态，主要取决于其核心—转轴，而电涡流传感器，能直接非接触测量转轴的状态，对诸如转子的不平衡、不对中、轴承磨损、轴裂纹及发生摩擦等机械问题的早期判定，可提供关键的信息。 根据法拉第电磁感应原理，块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体将产生呈涡旋状的感应电流，此电流叫电涡流，以上现象称为电涡流效应。而根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。
前置器中高频振荡电流通过延伸电缆流入探头线圈， 在探头头部的线圈中产生交变的磁场。当被测金属体靠近这一磁场，则在此金属表面产生感应电流，与此同时该电涡流场也产生一个方向与头部线圈方向相反的交变磁场，由于其反作用，使头部线圈高频电流的幅度和相位得到改变(线圈的有效阻抗)，这一变化与金属体磁导率、电导率、线圈的几何形状、几何尺寸、电流频率以及头部线圈到金属导体表面的距离等参数有关。通常假定金属导体材质均匀且性能是线性和各项同性，则线圈和金属导体系统的物理性质可由金属导体的电导率б、磁导率ξ、尺寸因子τ、头部体线圈与金属导体表面的距离D、电流强度I和频率ω参数来描述。则线圈特征阻抗可用Z=F(τ, ξ, б, D, I, ω)函数来表示。通常我们能做到控制τ, ξ, б, I, ω这几个参数在一定围不变，则线圈的特征阻抗Z就成为距离D的单值函数，虽然它整个函数是一非线性的，其函数特征为“S”型曲线，但可以选取它近似为线性的一段。于此，通过前置器电子线路的处理，将线圈阻抗Z的变化，即头部体线圈与金属导体的距离D的变化转化成电压或电流的变化。输出信号的大小随探头到被测体表面之间的间距而
位移传感器的性能参数与使用方法.
位移传感器的性能参数 标称阻值：电位器上面所标示的阻值。 允许误差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差，它表示电位器的精度。允许误差一般只要在±20%以内就符合要求，因为一般位移传感器是以分压的方式来使用，具体电阻的大小对传感器的数据采集没有影响。 线性精度：直线性误差。此参数越小越好。 寿命：导电塑料位移传感器都在200万次以上。 重复精度：此参数越小越好。 分辨率：位移传感器所能反馈的最小位移数值。此参数越小越好。导电塑料位移传感器分辨率为无穷小。 位移传感器的使用方法 一般采用给位移传感器加上一个电压，利用其优良的平滑性，来检测输出电压（输出电阻改变输出电压）分压比。小编通过搜集整理，以直线位移传感器及磁致伸缩位移传感器为例，简单的分析了位移传感器的使用方法。 （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。主缸、液压垫选用直线位移传感器的有效测量长度为500mm、400mm。 （2）磁致伸缩位移传感器使用中的注意事项： 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 根据供应商提供的资料，强调了本传感器在使用中必须注意的一些事项，除了上面所介绍的接线方面之外，在与液压油缸的装配中也有一些需要注意的问题：
2021年LVDT式位移传感器的原理之令狐采学创编
LVDT式位移传感器的原理 欧阳光明（2021.03.07） Linearity Variable Differential Transducers 简称 LVDT，中文译名为差动变压器式位移传感器，在世界范围内盛销数十年而不衰，足以看出它的各项性能在当前工业过程检测与试验领域中的适应性。随着系统对检测元件提出越来越高的要求同时，它的技术性能在不断的完善与发展，应用领域也在不断地更新与扩大。 差动变压器(LVDT)的原理比较简单。它就是在一个线圈骨架(1)上均匀绕制一个一次线圈(2)作励磁。再在两侧绕制两个二次线圈(3与4)，与线圈同轴放置一个铁芯(5)，通过测杆(6)与可移动的物体连接。线圈外侧还有一个磁罩(7)作屏蔽，如图1－1示。 在未引入铁芯以前，一次线圈通入交流电流后产生一个左右对称的沿轴向分布的交变磁场。交变磁场在两个对称放置的二次线圈上产生的感应电动势当然相等，引入铁芯后，铁芯在一次交变磁场的激励下，产生沿铁芯中心轴（当然也是线圈的中心轴）分布并与铁芯对称的交变磁场。这样，线圈中心轴上的磁感应强度就成为铁芯位置的轴向分布函数，于是两个二次线圈的感应电动势Es1与Es2也成了铁芯位置的函数。如果设计得当，两者可成为线性函数关系。将两个二次线圈差接后，即可获得与铁芯位移成线性关系的二次输出:Es=Es1Es2。这就是LVDT的简单工作原理（如图12示）。 LVDT式位移传感器的原理二 差动变压器式位移传感器（LVDT）为电磁感应原理，其结构示意见图一。
（图一：LVDT工作原理图） 采用环氧树脂，不锈钢等材料作为线圈骨架，用不同线径的漆包线在骨架上绕制线圈。与传统的电力变压器不同。LVDT是一种开磁路弱磁耦合的测量元件。在骨架上绕制一组初级线圈，两组次级线圈，其工作方式依赖于在线圈骨架内磁芯的移动，当初级线圈供给一定频率的交变电压（激励电压）时，铁芯在线圈内移动就改变了空间磁场分布从而改变了初，次级线圈之间的互感量，次级线圈就产生感应电动势，随着铁芯位置的不同，互感量也不同， 刺激产生的感应电动势也不同，这样就将铁芯的位移量（实际的铁芯是通过测杆与被测物保持相接触，也就是被测物体的位移量）变成电压信号输出，由于两个次级线圈电压极性相反，所以传感器的输出是两个次级线圈电压之差，其电压差值与位移量成线性关系 （图二LVDT电原理图） 当铁芯处在线圈正中间位置时两次级线圈感应电压相等但相位相反，其电压差值为零，当铁芯往右移动时，右边的次级线圈感应的电压大于左边。两线圈输出的电压差值大小随铁芯位移而成线性变化（第一象限的实线段部分），这是LVDT 有效的测量范围（一半）。当铁芯继续往右移动时两级线圈输出电压的差值不与铁芯位移成线性关系，此为缓冲，非测量区（虚线段）。反之，当铁芯自线圈中间位置向左边移动亦然。零点两边的实线段一般是对称的测量范围，只不过两者都是交流信号而相位差180″。
光栅尺的定义及应用
光栅尺定义： 光栅尺通过摩尔条纹原理，通过光电转换，以数字方式表示线性位移量地高精度位移传感器.光栅线位移传感器主要应用于直线移动导轨机构，可实现移动量地精确显示和自动控制，广泛应用于金属切削机床加工量地数字显示和加工中心位置环地控制.该产品已形成系列，供不同规格地各类机床选用，量程从毫米至米，覆盖几乎全部金属切削机床地行程. 威海三丰电子有限公司生产数显光栅尺,数控光栅尺,直线光栅尺,电子尺,位移传感器,机床数显,数显改造,数控改造,机床改造,数显装置,数显传感器,数显表,磁栅尺，数显尺，旧机床数显改造，可按客户需求定制，价格优惠！电话：资料个人收集整理，勿做商业用途 现代地自动控制系统中已广泛地采用光电传感器(如光栅尺)来解决轴地线位移、转速或转角地监测和控制问题. 适用以下领域: 加工用地设备：车床、铣床、镗床、磨床、电火花机、线切割等 测量用地仪器：投影机、影像测量仪、工具显微镜等 也可对数控机床上刀具运动地误差起补偿作用资料个人收集整理，勿做商业用途 光栅尺：测量范围：～ 测量准确度：±μ～±μ 测量基准：光栅周期μ地光学玻璃尺 光学测量系统：透射式红外线光测量系统，红外线波长 反应速度：() () 读数头滑动系统：垂直式五轴承 输出讯号： 讯号传达周期：μ 供应电压：± 采用最高优质地材料制造出耐油、高弹性及抗老化胶封.由工程师精心设计出最佳地闭合角度和最适中地软硬度，保证最佳地密封性能和最少地磨擦阻力.读数头滑动部分结构采用已被验证为最可靠耐用地五轴承设计，保证光学感应系统能长期稳定地在光栅尺上畅顺滑行. 读数头滑动部分结构采用已被验证为最可靠耐用地五轴承设计，保证光学感应系统能长期稳定地在光栅尺上畅顺滑行. 弹簧地几何设计经过精确详细地力学模型分析，并采用高级地德国制弹簧钢材制造.确保光学感应系统就是在高速地移动情况下，仍能紧贴在光栅尺上无跳动地滑行. 所有轴承均采用日本规格高精度轴承，保证滑行畅顺，跳动量低，可靠耐用. 采用美国公司地高效能红外线发光管为光源.讯号强而稳定，可靠性极高资料个人收集整理，勿做商业用途 光栅尺相关介绍
直线位移传感器机械安装
直线位移传感器机械安装 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。直线位移传感器机械安装： 一、直线位移传感器的安装宜将余量均匀留在两端，未确定极限位置之前不要锁紧固定支架螺丝，待调整行程后才能锁紧直线位移传感器固定支架螺丝。 二、拉杆式位移传感器的拉球万向头允许半径1mm的对中性偏差，当然规格越短，建议对中偏差越小。 三、固定直线位移传感器后，将拉杆缩回时，万向球头的圆柱本体应能在四个径向方位有空隙。否则，调整万向头安装位或调整靠近伸出端的安装支架位。 四、在拉杆拉出时如有很大的不对中，应调整靠近插头那端的安装支架。这可作为一种辅助复查方式。 五、拉球万向头安装杆与拉杆允许角度±12o的倾斜。但如果安装时对中偏差和倾斜偏差同时都很大将会影响电子尺的稳定性和使用寿命。应予以进一步调整。 六、滑块电子尺可以减少调整对中性的工作量，但辅助加长杆不能取消，否
则，会出现由于对中性不好而导致稳定性和使用寿命，甚至当即致使电子尺失效。 七、一切调整好后，紧固安装螺丝，力度应使接地电阻小于1Ω为宜。用万用表200Ω档位测量电子尺封盖螺丝与安装支架之间的电阻。 八、使用四线制或带有屏蔽线的配线，电子尺那端接地端应连接，同时将第 四端或屏蔽线在电控箱端可靠接地。
位移传感器应用在哪些领域
众所周知，位移传感器是将感应到的电信号转换成信息传出，供人们了解位移距离的元件，由于其类型不同，所应用的领域也存在差异。 常用的有应变式位移传感器，磁致伸缩位移传感器，光栅位移传感器，激光位移传感器，角度位移传感器等。 磁致伸缩位移传感器的应用 注塑机、压铸机、吹瓶机、液压机、鞋机、橡胶机、轮胎硫化机、压延机、五金机械（监控模具厚度变化和平衡）、钢厂轧辊调节、盾构机、液压伺服系统、液位检测和控制。 激光位移传感器的应用 激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。 角度位移传感器的应用 地理: 山体滑坡，雪崩 民用: 大坝，建筑，桥梁，玩具，报警，运输 工业：吊车，吊架，收割机，起重机，称重系统的倾斜补偿，沥青机.铺路机等 火车：高速列车转向架和客车车厢的倾斜测量 海事：纵倾和横滚控制，油轮控制，天线位置控制 钻井：精确钻井倾斜控制 机械：倾斜控制，大型机械对准控制，弯曲控制，起重机
军用：火炮和雷达调整，初始位置控制，导航系统，军用着陆平台控制 直线位移传感器（电子尺）的应用领域 注塑机、压铸机、吹瓶机、液压机、鞋机、砖机、砌垛机、陶瓷机械、列车轨距监测、橡胶机、轮胎硫化机、压延机、五金机械（监控模具厚度变化和平衡）、皮革机械、比例阀、长行程钻管机、弹簧机械、木工机械、板材设备、印刷机械（刷辊运动、裁纸等）、钢厂轧辊调节、机械手、自动门（列车及大厅）、裁床（裁钢管、木板、线材等）、桥梁监测、煤炭设备（掘进机、坑道支架、塌方监测等）、地质监测（如：塌方、溃堤）。 拉绳/拉线位移传感器的应用领域 舞台屏幕设备、皮革机械、盾构机、长行程钻管机、弹簧机械、木工机械、板材设备、印刷机械（刷辊运动、裁纸等）、机械手、自动门（列车及大厅）、裁床（裁钢管、木板、线材等）、桥梁监测、电梯平层、升降机、水闸开度、水库水位、行车、工程车、龙门吊、港口设备、煤炭设备（掘进机、坑道支架、塌方监测等）、水处理液位、仓储设备、地质监测（如：塌方、溃堤）、石油钻探设备、探矿设备等。 以上就是相关内容的介绍，希望对大家了解这一问题会有更多的帮助，同时如有这方面的兴趣或需求，可以咨询了解一下南京凯基特电气有限公司。
位移传感器的工作原理都有哪些
电位器式位移传感器，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。电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。 下面笔者来跟大家讲一下位移传感器的工作原理都有哪些 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。 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。 杭州奥仕通自动化系统有限公司成立于2011年，是一家专业提供塑料机械行业自动化系统解决方案的高科技技术企业。公司为意大利杰佛伦（GEFRAN）和法国赛德（CELDUC）在中国大陆地区的核心代理商，主要产品有塑料机械控制器（PLC）、伺服驱动器、位移传感器、压力传感器、注射力和合模力传感器、高温熔体压力传感器、固态继电器（SSR）、温控表等。
(整理)光栅尺工作原理
1 光栅尺工作原理 光栅位移传感器的工作原理，是由一对光栅副中的主光栅（即标尺光栅）和副光栅（即指示光栅）进行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间（或明暗相间）的规则条纹图形，称之为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白（或明暗）相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，整形电路整形后，得到两路相差为90o的正弦波或方波，送入光栅数显表计数显示。 二、工作原理 常见光栅的工作原理都是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。图4-9是其工作原理图。当使指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一角度来放置两光栅尺时，必然会造成两光栅尺上的线纹互相交叉。在光源的照射下，交叉点近旁的小区域内由于黑色线纹重叠，因而遮光面积最小，挡光效应最弱，光的累积作用使得这个区域出现亮带。相反，距交叉点较远的区域，因两光栅尺不透明的黑色线纹的重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，即遮光面积逐渐变大，使得挡光效应变强，只有较少的光线能通过这个区域透过光栅，使这个 区域出现暗带。这些与光栅线纹几乎垂直，相间出现的亮、暗带就是莫尔条纹。莫尔条纹具有以下性质：
(1) 当用平行光束照射光栅时，透过莫尔条纹的光强度分布近似于余弦函数。 (2) 若用W表示莫尔条纹的宽度，d表示光栅的栅距，θ表示两光栅尺线纹的夹角，则它们之间的几何关系为W=d／sin当角很小时，上式可近似写W=d／θ 若取d=0.01mm,θ=0.01rad，则由上式可得W=1mm。这说明，无需复杂的光学系统和电子系统，利用光的干涉现象，就能把光栅的栅距转换成放大100倍的莫尔条纹的宽度。这种放大作用是光栅的一个重要特点。 (3) 由于莫尔条纹是由若干条光栅线纹共同干涉形成的，所以莫尔条纹对光栅个别线纹之间的栅距误差具有平均效应，能消除光栅栅距不均匀所造成的影响。 (4) 莫尔条纹的移动与两光栅尺之间的相对移动相对应。两光栅尺相对移动一个栅距d，莫尔条纹便相应移动一个莫尔条纹宽度W，其方向与两光栅尺相对移动的方向垂直，且当两光栅尺相对移动的方向改变时，莫尔条纹移动的方向也随之改变。 根据上述莫尔条纹的特性，假如我们在莫尔条纹移动的方向上开4个观察窗口A，B，C，D，且使这4个窗口两两相距1／4莫尔条纹宽度，即W／4。由上述讨论可知，当两光栅尺相对移动时，莫尔条纹随之移动，从4个观察窗口A，B，C，D可以得到4个在相位
位移传感器的介绍及安装
位移传感器的介绍及安装 恒伸传感器以满足客户需求为导向，强化科研投入，不断塑造企业的核心竞争力，为客户提供高品质的位移传感器和最佳技术解决方案。关于位移传感器介绍及安装一系列问题，欢迎您加工作人员QQ或致电为您解答！ 一、位移传感器介绍及安装： 1.位移传感器产品介绍 直线位移传感器是直线位移传感器在结构上的精巧集成，充分结合了角度位移传感器，直线位移传感器以及齿轮、条传动的各种优点，是一款结构紧凑、多用途、安装简便且安装空间尺寸小，无须补偿间隙，具有高精度测量、高重复性测量和高定位精度、长行程和寿命的传感器。可以用于精确测量和定位控制。配合显示仪表，也可以作为测量仪器进行人工测量。拉绳位移传感器具有很大的选择空间，有S、M、L、XL等四种型号，行程从10MM 至100000MM不等，具有模拟直流电流4-20毫安，模拟直流电压0-5伏或0-10伏和脉冲A、B、Z相数字输出可满足大行程、高精度、各种信号需求。 根据实际使用情况，所有模拟信号输出可以通过切换开关改变信号的逻辑方向。 直线位移传感器的核心部件电位器采用的是日本思博的产品，具有稳定性强，高精度，寿命长（寿命可达500万次）等特点。钢丝绳采用的是日本社钢集团株式会社的产品，世界上最顶尖的钢丝绳，钢丝绳直径0.68MM，绳内拥有133根钢丝。 2.位移传感器安装注意事项 利用安装支架或底部4个固定螺丝孔，依现场及机器安装空间设施需要，选择正确的方位直接安装。 注意安装时两端留有足够的缓冲行程（见产品选型中备注），并注意设定。安装时，须注意牵引绳出线角度，即尽量使牵引绳由出线口至移动部位机构，在工作时直线滑动，尽量保持最小角度偏差（容许偏差±3°，每1000mm横走偏差不超过35mm），以确保测量精度及牵引绳之寿命。长行程垂直安装时，推荐拉绳尺本体安装在下部，牵引绳向上牵引。牵引绳为日本株式会社的钢丝绳，请勿使其受外力割伤，烧损，撞击等。过量的粉尘、积屑、酸碱性环境足以破坏内部测量元器件，导致运转不顺畅、降低测量精度甚至过早损坏。未安装于工作台或固定座前，请勿用手或其他物体将牵引绳拉出并让其瞬间自行弹回。此举可能造成牵引绳断裂，伤害本体结构或人身安全。 WPS-S和WPS-M系列产品的牵引运动的瞬间加速度应≤2米/秒2，绝对速度应≤1米/秒。WPS-L和WPS-XL系列产品的牵引运动的瞬间加速度应≤1.5米/秒2，绝对速度应≤0.75米/秒.超出上述速度和加速度范围，会降低产品的可靠性和使用寿命，甚至造成牵引绳断裂，请特别注意。
位移传感器的发展现状.doc
《材料工程检测技术》课程作业（二）： 位移传感器的发展现状概述 课程： 任课老师： 学院（系）： 专业： 学生姓名： 学号：
1 位移传感器 位移是指物体位置对参考点产生的偏移量,是指物体相对于某参考坐标系一点的距离的变化量,它是描述物体空间位置变化的物理量。位移传感器又称为线性传感器,是将位移转换成电量的传感器。位移传感器的发展经历了两个阶段,经典位移传感器阶段和半导体位移传感器阶段。 2 位移传感器的分类 2.1 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2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。 2.2 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0.1um-0.1mm之间,测量精度小于2% ,线性度为0.1%一0.5%。 2.3 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。 2.4 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。
直线位移传感器常见使用问题
直线位移传感器常见问题 问题一：传感器供电电源容量小 供电电源容量不足，就会造成以下的情况：熔胶的运动会使合模电子尺的显示变换，有波动，或者合模的运动会使射胶电子尺的显示波动，造成测量误差变大。如果电磁阀的驱动电源与直线位移传感器供电电源共用的时候，更容易出现这种情况。 问题二、调频干扰和静电干扰 调频干扰和静电干扰都有可能让直线位移传感器的电子尺的显示数字跳动的。所以，电子尺的信号线与设备的强电线路要分开线槽。电子尺必须强制性地接地。信号线需要使用屏蔽线，而且电箱的一段应该跟屏蔽线接地的。如果有高频干扰的时候，通常使用万用表的电压测量就会显示正常，但是显示数字就是会跳动不停的；而出现静电干扰时，出现的情况也是跟高频干扰一样的。要证明看是否是静电干扰时，只需用一段电源线把电子尺的封盖螺丝跟机器上的某一些的金属短接起来就可以了，只要一短接起来，静电干扰就会马上消除掉。但是如果要消除掉高频干扰就很难用上面的方法了，直链淀粉检测仪可以试下暂停高频干扰源，看显示结果会不会更好，以此来判断是不是高频干扰的问题。 问题三、显示数据有规律地跳动，或者是没有显示数据 出现这种情况就需要检查连接线绝缘是不是出现破损的现象，并且跟机器的外壳很有规律地接触而导致的对地短路。 问题四、传感器的对中性、平行度以及角度有那些要求 安装直线位移传感器的对中性需要很好，但是平行度可以允许有±0.5mm的误差，角度可以允许有±12°的误差。但是如果平行度误差和角度误差都是偏大的话，这样会出现显示数字跳动的情况。粘度测定仪那么出现这样的情况的时候，必须要对平行度和角度进行调整了。 问题五、传感器接线错误 直线位移传感器的三条线是不可以接错的，电源线和输出线是不可以调换的。如果上面的线接错的话，就会出现线性误差很大的情况，要控制的话是很难的，控制的精度也会变得很差，而显示很容易出现跳动的现象等等。 以上回答仅供参考。
位移传感器原理及应用课程设计[1]
题目：位移传感器的设计设计人员： 学号： 班级： 指导老师：许晓平、高宏才、陈焰日期：
位移传感器—光栅的原理和应用 一、概述 位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量，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（1）。 二、原理 计量光栅是利用光栅的莫尔条纹现象来测量位移的。“莫尔”原出于法文Moire，意思是水波纹。几百年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在一起时，将产生水波纹状花样；如果薄绸子相对运动，则花样也跟着移动，这种奇怪的花纹就是莫尔条纹。一般来说，只要是有一定周期的曲线簇重叠起来，便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种；按其作用原理又可分为幅射光栅和相位光栅；按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光栅为例加以讨论。透射光栅尺上均匀地刻有平行的刻线即栅线，a为刻线宽，b 为两刻线之间缝宽，W=a+b称为光栅栅距。目前国内常用的光栅每毫米刻成10、25、 50、100、250条等线条。光栅的横向莫尔条纹测位移，需要两块光栅。一块光栅称为主光栅，它的大小与测量范围相一致；另一块是很小的一块，称为指示光栅。为了测量位移，必须在主光栅侧加光源，在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时，由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在指示光栅侧的光电元件，将光强变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用，使得信号为脉动信号。如图1，此信号是一直流信号和近视正弦的周期信号的叠加，周期信号是位移x的函数。每当x变化一个光栅栅距W，信号就变化一个周期，信号由b点变化到b’点。由于bb’=W，故b’点的状态与b点状态完全一样，只是在相位上增加了2π（2）。由图1可得光电信号为 u0=U平均+Umsin(π/2+2πX/W) 式中u0—光电元件输出的电压信号；
位移传感器的安装方法
位移传感器的功能是将机械的位移量转换成电信号，在我们选择位移传感器的时候需要考虑的有安装方式线性精度和供电情况，同样需要知道你的大概测量范围去选择更加合适的位移传感器。 首先我们在选择位移传感器规格范围时需留有余量，一般情况下最好是在实际行程的基础上选大一规格的即可。同样还需要注意的是你选择的是电涡流位移传感器，拉线位移传感器还是滑块位移传感器。如果你的位移传感器不便于进行对中调整的场合使用的话，最好是使用滑块位移传感器。而就位移的量程而言，大量程的建议使用的拉线位移传感器，电涡流位移传感器只是相对精度比较高的去测量。滑块位移传感器可以减少调整对中性的工作量，但辅助加长杆不能取消，否则，会出现由于对中性不好而导致稳定性和使用寿命，所以类似的位移传感器安装要是相当严格的。 位移传感器的安装要求根据你测量的是振动和位移，如果是轴的径向振动测量就得要求轴的直径大于探头直径的三倍以上。每个测点应同时安装两个传感器探头，两个探头应分别安装在轴承两边的同一平面上相隔90度。轴的径向振动测量时探头的安装位置应该尽量靠近轴承。探头中心线应与轴心线正交，探头监测的表面必须是无裂痕或其它任何不连续的表面现象。 如果是轴的轴向位移测量测量面应该与轴是一个整体，这个测量面是以探头的中心线为中心，宽度为1.5倍的探头圆环。探头安装距离距止推法兰盘不应超过305mm，否则测量结果不仅包含轴向位移的变化，而且包含胀差在内的变化，这样测量的不是轴的真实位移值。对于位移传感器的测量方式不一样，对应的安装就需要有不一样的要求。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/e312822355.html,。
LVDT式位移传感器的原理
L V D T式位移传感器的原 理 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
LVDT式位移传感器的原理 Linearity Variable Differential Transducers简称 LVDT，中文译名为差动变压器式位移传感器，在世界范围内盛销数十年而不衰，足以看出它的各项性能在当前工业过程检测与试验领域中的适应性。随着系统对检测元件提出越来越高的要求同时，它的技术性能在不断的完善与发展，应用领域也在不断地更新与扩大。 差动变压器(LVDT)的原理比较简单。它就是在一个线圈骨架(1)上均匀绕制一个一次线圈(2)作励磁。再在两侧绕制两个二次线圈(3与4)，与线圈同轴放置一个铁芯(5)，通过测杆(6)与可移动的物体连接。线圈外侧还有一个磁罩(7)作屏蔽，如图1－1示。 在未引入铁芯以前，一次线圈通入交流电流后产生一个左右对称的沿轴向分布的交变磁场。交变磁场在两个对称放置的二次线圈上产生的感应电动势当然相等，引入铁芯后，铁芯在一次交变磁场的激励下，产生沿铁芯中心轴（当然也是线圈的中心轴）分布并与铁芯对称的交变磁场。这样，线圈中心轴上的磁感应强度就成为铁芯位置的轴向分布函数，于是两个二次线圈的感应电动势Es1与Es2也成了铁芯位置的函数。如果设计得当，两者可成为线性函数关系。将两个二次线圈差接后，即可获得与铁芯位移成线性关系的二次输出:Es=Es1-Es2。这就是LVDT的简单工作原理（如图1-2示）。
LVDT式位移传感器的原理二 差动变压器式位移传感器（LVDT）为电磁感应原理，其结构示意见图一。