位移傳感器工作原理及應用

2020-11-29 知識圖譜

皮卡中國小編曾為大家介紹了磁致伸縮位移傳感器工作原理及應用，它有著靈活性高、可靠性強等特點，被應用於在一些工業領域。磁致伸縮位移傳感器屬於位移傳感器的一種，今天小編就繼續為大家帶來位移傳感器的相關知識。

什麼是位移傳感器

位移傳感器又稱為線性傳感器，把位移轉換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬於金屬感應的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。

位移傳感器工作原理

1、電位器式位移傳感器

原理電位器式位移傳感器，它通過電位器元件將機械位移轉換成與之成線性或任意函數關係的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實現測量位移目的而設計的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關係。電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。

通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉換為電壓輸出。線繞式電位器由於其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會引起系統振蕩。因此在電位器的製作中應儘量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個主要缺點是易磨損。它的優點是：結構簡單，輸出信號大，使用方便，價格低廉。

2、磁致伸縮位移傳感器原理

它主要是利用磁致伸縮原理、通過兩個不同磁場相交產生一個應變脈衝信號來準確地測量位置的。由於在之前的文章中，皮卡中國小編已經為大家介紹了磁致伸縮位移傳感器原理，在這裡就不做贅述了。

具體工作原理請參考這篇文章：磁致伸縮位移傳感器工作原理及應用

位移傳感器分類

位移傳感器根據運動方式的不同可以分為以下兩大類：

1、直線位移傳感器

直線位移傳感器的功能在於把直線機械位移量轉換成電信號。為了達到這一效果，通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位，通過滑片在滑軌上的位移來測量不同的阻值。傳感器滑軌連接穩態直流電壓，允許流過微安培的小電流，滑片和始端之間的電壓，與滑片移動的長度成正比。將傳感器用作分壓器可最大限度降低對滑軌總阻值精確性的要求，因為由溫度變化引起的阻值變化不會影響到測量結果。

2、角度位移傳感器

角度位移傳感器應用於障礙處理：使用角度傳感器來控制你的輪子可以間接的發現障礙物。

原理非常簡單：如果馬達角度傳感器構造運轉，而齒輪不轉，說明你的機器已經被障礙物給擋住了。此技術使用起來非常簡單，而且非常有效；唯一要求就是運動的輪子不能在地板上打滑（或者說打滑次數太多），否則你將無法檢測到障礙物。一個空轉的齒輪連接到馬達上就可以避免這個問題，這個輪子不是由馬達驅動而是通過裝置的運動帶動它：在驅動輪旋轉的過程中，如果惰輪停止了，說明你碰到障礙物了。

位移傳感器根據材質的不同分為以下兩種方式：

1、霍耳式位移傳感器

它的測量原理是保持霍耳元件（見半導體磁敏元件）的激勵電流不變，並使其在一個梯度均勻的磁場中移動，則所移動的位移正比於輸出的霍耳電勢。磁場梯度越大，靈敏度越高；梯度變化越均勻，霍耳電勢與位移的關係越接近於線性。

2、光電式位移傳感器

它根據被測對象阻擋光通量的多少來測量對象的位移或幾何尺寸。特點是屬於非接觸式測量，並可進行連續測量。光電式位移傳感器常用於連續測量線材直徑或在帶材邊緣位置控制系統中用作邊緣位置傳感器。

常見位移傳感器特點

1、繞位移傳感器

它是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體，並把它繞在絕緣骨架上製成。繞線電位器特點是接觸電 阻小，精度高，溫度係數小，其缺點是分辨力差，阻值偏低，高頻特性差。主要用作分壓器、變阻器、儀器中調零和工作點等。

2、導電塑料位移傳感器

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體上，加熱聚合成電阻膜，或將DAP電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹槽內形成的實心體作為電阻體。特點是：平滑性好、分辯力優異耐磨性好、壽命長、動噪聲小、可靠性極高、耐化學腐蝕。用於宇宙裝置、飛彈、飛機雷達天線的伺服系統等。

3、金屬玻璃鈾位移傳感器

用絲網印刷法按照一定圖形，將金屬玻璃鈾電阻漿料塗覆在陶瓷基體上，經高溫燒結而成。特點是：阻值範圍寬，耐熱性好，過載能力強，耐潮，耐磨等都很好， 是很有前途的電位器品種，缺點是接觸電阻和電流噪聲大。原文地址：http://www.pikacn.com/news/20156/2825.html

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。特點是分辨力高、耐高溫、溫度係數小、動噪聲小、平滑性好。

5、光電式位移傳感器

消除了機械接觸，壽命長、可靠性高，缺點：數位訊號輸出，處理繁瑣。

6、磁敏式位移傳感器

消除了機械接觸，壽命長、可靠性高，缺點：對工作環境要求較高。

位移傳感器應用

由於位移傳感器的應用領域非常廣泛，小編就從以下的幾種位移傳感器來介紹。

1、雷射位移傳感器的應用

雷射傳感器常用於長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量，還可用於探傷和大氣汙染物的監測等。

2、角度位移傳感器的應用

系列傾角，角度傳感器，距離傳感器，加速度傳感器，以及測量方位用的數字羅盤，電子羅盤和陀螺儀已經廣泛的應用應用於石油，煤炭，鋼鐵，船舶，隧道，醫療設備，大壩，機械，物探儀器，地質，巖土，石油，礦山，管道，測斜導管，鐵路、港口、水利、高層建築等行業。角度傳感器的典型應用場合地理: 山體滑坡，雪崩.民用: 大壩，建築，橋梁，玩具，報警，運輸工業：吊車，吊架，收割機，起重機，稱重系統的傾斜補償，瀝青機.鋪路機等。

火車：高速列車轉向架和客車車廂的傾斜測。

量海事：縱傾和橫滾控制，油輪控制，天線位置控制。

鑽井：精確鑽井傾斜控制。

機械：傾斜控制，大型機械對準控制，彎曲控制，起重機

軍用：火炮和雷達調整，初始位置控制，導航系統，軍用著陸平臺控制。

3、磁致伸縮位移傳感器應用

磁致伸縮位移傳感器廣泛應用於石油、化工、製藥、食品、飲料等行業，對各種液罐的液位進行計量和控制。作為位移傳感器，它不但可以測量運動物體的直線位移，而且還可同時給出運動物體的速度模擬信號。

結語：位移傳感器的種類有很多，不同的位移傳感器的應用領域也各不相同，了解各種位移傳感器的工作原理及應用領域，有利於人們挑選到更合適的位移傳感器，進一步提高工作效率。


拓展內容：

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