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传感器知识

位移传感器的原理

位移传感器又称为线性传感器,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。

位移传感器的分类

根据不同的分类方式,位移传感器的种类是不同的;下面具体介绍不同种类的位移传感器。

根据运动方式分类

(1)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。

(2)角位移传感器

角位移传感器是位移传感器的一种型号,采用非接触式专利设计,与同步分析器和电位计等其它传统的角位移测量仪相比,有效地提高了长期可靠性。它的设计独特,在不使用诸如滑环、叶片、接触式游标、电刷等易磨损的活动部件的前提下仍可保证测量精度。

根据材质分类

(1)导电塑料位移传感器、

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。

(2)电感式位移传感器

电感式位移传感器是一种属于金属感应的线性器件,接通电源后,在开关的感应面将产生一个交变磁场,当金属物体接近此感应面时,金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量,使振荡器输出幅度线性衰减,然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。

(3)光电式位移传感器(光电式传感器):

光电式位移传感器它是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的。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。优点是消除了机械接触,寿命长、可靠性高,缺点是数字信号输出,处理烦琐.

(4)金属膜位移传感器

金属膜位移传感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。金属玻璃铀传感器、

(5)绕线位移传感器:

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。

(6)金属玻璃铀位移传感器

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。

(7)磁敏式位移传感器

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.

位移传感器主要特性参数

标称阻值:电位器上面所标示的阻值。

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.

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.

总结

新一代传感器的开发和产业化使得传感器的竞争日益激烈,新技术的发展将重新定义未来的传感器市场。有关专家指出,传感器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提高。本文主要对位移传感器的原理、分类以及位移传感器的特性参数作了简单介绍。

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