位移传感器的分类及原理

基于经典电磁学，人们将位移、位置、液位、尺寸、流量、速度、振动等物理量转化为易于定量检测、易于信息传输和处理的电学量。这是一种广泛应用于生产和生活的位移传感器。

位移传感器

位移传感器BQ24005PWP，又称线性传感器，是一种属于金属传感器的线性装置。传感器的作用是将各种被测物理量转换成电量。位移是与物体在运动过程中的位置移动相关的量，位移的测量方法涉及的范围相当广泛。应变式、电感式、差动变压器式、涡流式和霍尔式传感器通常用于检测小位移，传感同步器、光栅、栅栏、磁栅等传感技术用于测量大位移。

由于光栅传感器具有易于实现数字化、高精度(目前分辨率最高的可达纳米级)、它具有抗干扰能力强、无人工读数误差、安装方便、使用可靠等优点，广泛应用于机床加工、检测仪器等行业。

位移传感器的分类及原理

按照工作原理分为：

电位式位移传感器

它通过电位器元件将机械位移转换为电阻或电压输出，与其线性或任意函数关系。普通直线电位器和圆形电位器可分别用作直线位移和角位移传感器。然而，为了实现测量位移的目的，设计的电位器需要确定位移变化和电阻变化之间的关系。电位器位移传感器的移动刷与被测物体连接。

物体的位移导致电位器移动端的电阻变化。电阻值的变化反映了位移的值，电阻值的增加或减少表明了位移的方向。通常，电位器通过电源电压转换为电压输出。绕线电位器的输出特性也是阶梯形的，因为电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯。

如果这种位移传感器作为伺服系统中的位移反馈元件，过大的阶跃电压会导致系统振荡。因此，在制造电位计时，应尽可能减少每匝的电阻值。电位计传感器的另一个主要缺点是容易磨损。其优点是结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。

磁伸缩位移传感器

通过内部非接触式测控技术，对活动磁环的绝对位置进行精确检测，对被检测产品的实际位移值进行测量。

它利用磁致伸缩原理，通过两个不同的磁场交叉产生应变脉冲信号，准确测量位置。测量元件是波导管，波导管内的敏感元件是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产生的电流脉冲，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。当磁场与活动磁环作为位置变化在波导管上产生的磁场交叉时，波导管内会产生应变机械波脉冲信号，由于磁致伸缩的作用，这种应变机械波脉冲信号具有固定的速度和固定的声音。

波导管中应变机械波脉冲信号的传输时间与活动磁环与电子室的距离成正比，通过测量时间，可以高度准确地确定这个距离。因为输出信号是一个真正的绝对值，而不是一个比例的信号或者一个放大的信号，所以没有信号漂移或者变值，更不用说定期重标了。

磁性伸缩位移传感器是根据磁性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。它采用内部非接触测量方法，即使在恶劣的工业环境中(如油性溃疡、灰尘或其他污染场合)也能正常工作，因为测量用的活动磁环与传感器本身没有直接接触，不会被摩擦或磨损。

传感器采用高科技材料和先进的电子处理技术，因此可以应用于高温、高压和高振荡环境。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，更不用说重新归零了。因为敏感元件是非接触的，即使反复检测，也不会对传感器造成任何磨损，可以大大提高检测的可靠性和使用寿命。行程可达3米或更长，标称精度为0.05%F·S，超过1米的行程传感器精度可达0.02%F.S，重复可以达到0.002%F·S，所以得到了广泛的应用。

按照运动方式来划分

线性位移传感器

直线位移传感器的作用是将直线机械的位移转换成电信号。为了达到这种效果，可变电阻滑轨通常定位在传感器的固定部分，不同的电阻值通过滑轨上滑片的位移来测量。传感器滑轨连接稳态DC电压，允许小电流流过微安培。滑轨和开始端之间的电压与滑轨的运动长度成正比。使用传感器作为分压器可以最大限度地降低对滑轨总电阻精度的要求，因为温度变化引起的电阻变化不会影响测量结果。

角位移传感器

角度位移传感器用于障碍物处理:使用角度传感器控制轮子可以间接发现障碍物。原理很简单:如果电机角度传感器结构运行，齿轮不转动，说明你的机器已经被障碍物挡住了。这项技术使用起来非常简单有效；唯一的要求是运动的轮子不能在地板上打滑(或者打滑次数太多)，否则你就检测不到障碍物。一个空的齿轮可以通过连接到电机来避免这个问题。这个轮子不是由电机驱动的，而是由装置的运动驱动的。如果驱动轮停止，它将被驱动。

根据检测材料进行分类

霍耳式位移传感器

其测量原理是保持霍耳元件的激励电流不变，并在均匀梯度的磁场中移动，因此移动的位移与输出的霍耳电势成正比。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线性。

光位移传感器

它根据被测物体阻挡的光通量来测量物体的位移或几何尺寸。特点是属于非接触式测量，可以连续测量。光电位移传感器常用于连续测量电线直径或边缘位置控制系统中的边缘位置传感器。

位移传感器的选型

选择位移式传感器，应满足以下指标要求：

1、技术指标灵敏度方面的技术指标

对于仪器来说，灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，越容易感受到周围环境的加速度变化。加速度变化很大。自然，输出电压的变化也会相应增加，这样测量起来更方便，测量出来的数据也会更准确。

2、零点温度

环境温度变化引起的零平衡变化。一般来说，当温度每变化10℃时，零平衡变化对额定输出的百分比来表示，即当传感器没有受到压力时，温度变化引起的输入漂移。

3、技术指标带宽

带宽是指传感器可以测量的有效频带。例如，如果传感器有数百个带宽，可以测量振动，如果传感器有50个带宽，可以有效测量倾角。

4、技术指标的输出方式

数字输出和模拟输出两种方式。数字信号，如数量、重量等。输入到数字传感器的仪器中；模拟信号，如电压、电流等。输入到模拟传感器的仪器中。

5、测量方面的技术指标

根据实际情况，测量不同事物的运动所需的量程是不同的，要根据实际情况来衡量。

6、极限过载

传感器所能承受的最大负荷不会使其失去工作能力。这意味着，当工作超过这个值时，传感器将永久损坏。

7、传感器增益

传感器的原始信号输出放大倍率。

位移传感器种类繁多，应用领域不断扩大。与此同时，基于OEM的LVDT技术、超声波技术、磁致伸缩技术、光纤技术、时网技术等越来越多的创新技术被应用到传感器中。位移传感器技术取得了突破。随着技术的进步，各种传感器的性能大大提高，成本大大降低，从而大大扩大了应用范围，形成了快速增长的产业。

分类位移传感器检测输出脉冲运动

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