位移傳感器

 

位移傳感器又稱為線性傳感器，是一種屬於金屬感應的線性 器qi件jian，傳chuan感gan器qi的de作zuo用yong是shi把ba各ge種zhong被bei測ce物wu理li量liang轉zhuan換huan為wei電dian量liang。位wei移yi是shi和he物wu體ti的de位wei置zhi在zai運yun動dong過guo程cheng中zhong移yi動dong有you關guan的de量liang，位wei移yi的de測ce量liang方fang式shi所suo涉she及ji的de範fan圍wei是shi相xiang當dang廣guang泛fan的de。小xiao位wei移yi通tong常chang用yong應ying變bian式shi、電感式、差動變壓器式、渦流式
、霍爾傳感器來檢測，大的位移常用感應同步器、光柵
、容柵

、磁柵等傳感技術來測量。其中光柵傳感器因具有易實現數字化、精度高（目前分辨率最高的可達到納米級）、抗幹擾能力強、沒有人為讀數誤差、安裝方便、使用可靠等優點，在機床加工、檢測儀表等行業中得到日益廣泛的應用。

 

位移傳感器的分類及原理

 

按工作原理分：

 

• 電位器式位移傳感器

 

它ta通tong過guo電dian位wei器qi元yuan件jian將jiang機ji械xie位wei移yi轉zhuan換huan成cheng與yu之zhi成cheng線xian性xing或huo任ren意yi函han數shu關guan係xi的de電dian阻zu或huo電dian壓ya輸shu出chu。普pu通tong直zhi線xian電dian位wei器qi和he圓yuan形xing電dian位wei器qi都dou可ke分fen別bie用yong作zuo直zhi線xian位wei移yi和he角jiao位wei移yi傳chuan感gan器qi。但dan是shi
，為wei實shi現xian測ce量liang位wei移yi目mu的de而er設she計ji的de電dian位wei器qi，要yao求qiu在zai位wei移yi變bian化hua和he電dian阻zu變bian化hua之zhi間jian有you一yi個ge確que定ding關guan係xi。電dian位wei器qi式shi位wei移yi傳chuan感gan器qi的de可ke動dong電dian刷shua與yu被bei測ce物wu體ti相xiang連lian。

 

物wu體ti的de位wei移yi引yin起qi電dian位wei器qi移yi動dong端duan的de電dian阻zu變bian化hua。阻zu值zhi的de變bian化hua量liang反fan映ying了le位wei移yi的de量liang值zhi，阻zu值zhi的de增zeng加jia還hai是shi減jian小xiao則ze表biao明ming了le位wei移yi的de方fang向xiang。通tong常chang在zai電dian位wei器qi上shang通tong以yi電dian源yuan電dian壓ya
，以yi把ba電dian阻zu變bian化hua轉zhuan換huan為wei電dian壓ya輸shu出chu。線xian繞rao式shi電dian位wei器qi由you於yu其qi電dian刷shua移yi動dong時shi電dian阻zu以yi匝za電dian阻zu為wei階jie梯ti而er變bian化hua，其qi輸shu出chu特te性xing亦yi呈cheng階jie梯ti形xing。如ru果guo這zhe種zhong位wei移yi傳chuan感gan器qi在zai伺si服fu係xi統tong中zhong用yong作zuo位wei移yi反fan饋kui元yuan件jian，則ze過guo大da的de階jie躍yue電dian壓ya會hui引yin起qi係xi統tong振zhen蕩dang。因yin此ci在zai電dian位wei器qi的de製zhi作zuo中zhong應ying盡jin量liang減jian小xiao每mei匝za的de電dian阻zu值zhi。電dian位wei器qi式shi傳chuan感gan器qi的de另ling一yi個ge主zhu要yao缺que點dian是shi易yi磨mo損sun。它ta的de優you點dian是shi：結構簡單，輸出信號大，使用方便
，價格低廉。

 

 

• 磁致伸縮位移傳感器

 

磁致伸縮位移傳感器，通過內部非接觸式的測控技術精確地檢測活動磁環的絕對位置來測量被檢測產品的實際位移值的。

 

是利用磁致伸縮原理、通(tong)過(guo)兩(liang)個(ge)不(bu)同(tong)磁(ci)場(chang)相(xiang)交(jiao)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)應(ying)變(bian)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)來(lai)準(zhun)確(que)地(di)測(ce)量(liang)位(wei)置(zhi)的(de)。測(ce)量(liang)元(yuan)件(jian)是(shi)一(yi)根(gen)波(bo)導(dao)管(guan)
，波(bo)導(dao)管(guan)內(nei)的(de)敏(min)感(gan)元(yuan)件(jian)由(you)特(te)殊(shu)的(de)磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)材(cai)料(liao)製(zhi)成(cheng)的(de)。測(ce)量(liang)過(guo)程(cheng)是(shi)由(you)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)電(dian)子(zi)室(shi)內(nei)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)脈(mai)衝(chong)，該(gai)電(dian)流(liu)脈(mai)衝(chong)在(zai)波(bo)導(dao)管(guan)內(nei)傳(chuan)輸(shu)，從(cong)而(er)在(zai)波(bo)導(dao)管(guan)外(wai)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)圓(yuan)周(zhou)磁(ci)場(chang)，當(dang)該(gai)磁(ci)場(chang)和(he)套(tao)在(zai)波(bo)導(dao)管(guan)上(shang)作(zuo)為(wei)位(wei)置(zhi)變(bian)化(hua)的(de)活(huo)動(dong)磁(ci)環(huan)產(chan)生(sheng)的(de)磁(ci)場(chang)相(xiang)交(jiao)時(shi)
，由(you)於(yu)磁(ci)致(zhi)伸(shen)縮(suo)的(de)作(zuo)用(yong)
，波(bo)導(dao)管(guan)內(nei)會(hui)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)應(ying)變(bian)機(ji)械(xie)波(bo)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)，這(zhe)個(ge)應(ying)變(bian)機(ji)械(xie)波(bo)脈(mai)衝(chong)信(xin)號(hao)以(yi)固(gu)定(ding)的(de)聲(sheng)音(yin)速(su)度(du)傳(chuan)輸(shu)，並(bing)很(hen)快(kuai)被(bei)電(dian)子(zi)室(shi)所(suo)檢(jian)測(ce)到(dao)。

 

這zhe個ge應ying變bian機ji械xie波bo脈mai衝chong信xin號hao在zai波bo導dao管guan內nei的de傳chuan輸shu時shi間jian和he活huo動dong磁ci環huan與yu電dian子zi室shi之zhi間jian的de距ju離li成cheng正zheng比bi
，通tong過guo測ce量liang時shi間jian
，就jiu可ke以yi高gao度du精jing確que地di確que定ding這zhe個ge距ju離li。由you於yu輸shu出chu信xin號hao是shi一yi個ge真zhen正zheng的de絕jue對dui值zhi,而不是比例的或放大處理的信號,所以不存在信號漂移或變值的情況,更無需定期重標。

 

磁致伸縮位移傳感器是根據磁致伸縮原理製造的高精度、長行程絕對位置測量的位移傳感器。它采用內部非接觸的測量方式

，由於測量用的活動磁環和傳感器自身並無直接接觸
，不至於被摩擦、磨損，因而其使用壽命長、環境適應能力強，可靠性高，安全性好
，便於係統自動化工作，即使在惡劣的工業環境下(如容易受油潰、塵埃或其他的汙染場合)，也能正常工作。傳感器采用了高科技材料和先進的電子處理技術
，因而它能應用在高溫、高壓和高振蕩的環境中。傳感器輸出信號為絕對位移值
，即使電源中斷、重(zhong)接(jie)
，數(shu)據(ju)也(ye)不(bu)會(hui)丟(diu)失(shi)
，更(geng)無(wu)須(xu)重(zhong)新(xin)歸(gui)零(ling)。由(you)於(yu)敏(min)感(gan)元(yuan)件(jian)是(shi)非(fei)接(jie)觸(chu)的(de)，就(jiu)算(suan)不(bu)斷(duan)重(zhong)複(fu)檢(jian)測(ce)，也(ye)不(bu)會(hui)對(dui)傳(chuan)感(gan)器(qi)造(zao)成(cheng)任(ren)何(he)磨(mo)損(sun)，可(ke)以(yi)大(da)大(da)地(di)提(ti)高(gao)檢(jian)測(ce)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。行(xing)程(cheng)可(ke)達(da)3米或更長
，標稱精度為0.05% F·S，行程1米以上傳感器精度可達0.02% F.S，重複性可達0.002% F·S
，因此它得到廣泛的應用。

 

 

按運動方式分

 

• 直線位移傳感器

 

zhixianweiyichuanganqidegongnengzaiyubazhixianjixieweiyiliangzhuanhuanchengdianxinhao。weiledadaozheyixiaoguo，tongchangjiangkebiandianzuhuaguidingzhizaichuanganqidegudingbuwei，tongguohuapianzaihuaguishangdeweiyilaiceliangbutongdezuzhi。chuanganqihuaguilianjiewentaizhiliudianya
，yunxuliuguoweianpeidexiaodianliu，huapianheshiduanzhijiandedianya，yuhuapianyidongdechangduchengzhengbi。jiangchuanganqiyongzuofenyaqikezuidaxiandujiangdiduihuaguizongzuzhijingquexingdeyaoqiu，yinweiyouwendubianhuayinqidezuzhibianhuabuhuiyingxiangdaoceliangjieguo。

 

• 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製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fou則ze你ni將jiang無wu法fa檢jian測ce到dao障zhang礙ai物wu。一yi個ge空kong轉zhuan的de齒chi輪lun連lian接jie到dao馬ma達da上shang就jiu可ke以yi避bi免mian這zhe個ge問wen題ti，這zhe個ge輪lun子zi不bu是shi由you馬ma達da驅qu動dong而er是shi通tong過guo裝zhuang置zhi的de運yun動dong帶dai動dong它ta：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。

 

按檢測材質分

 

• 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。圖2中是三種產生梯度磁場的磁係統：a係統的線性範圍窄，位移Z=0時
，霍耳電勢≠0；b係統當Z<2毫米時具有良好的線性，Z=0時，霍耳電勢=0
；c係統的靈敏度高，測量範圍小於1毫米。圖中N、S分別表示正、負磁極。霍耳式位移傳感器的慣性小、頻響高、工作可靠
、壽命長

，因此常用於將各種非電量轉換成位移後再進行測量的場合。

 

• 光電式位移傳感器

 

它ta根gen據ju被bei測ce對dui象xiang阻zu擋dang光guang通tong量liang的de多duo少shao來lai測ce量liang對dui象xiang的de位wei移yi或huo幾ji何he尺chi寸cun。特te點dian是shi屬shu於yu非fei接jie觸chu式shi測ce量liang，並bing可ke進jin行xing連lian續xu測ce量liang。光guang電dian式shi位wei移yi傳chuan感gan器qi常chang用yong於yu連lian續xu測ce量liang線xian材cai直zhi徑jing或huo在zai帶dai材cai邊bian緣yuan位wei置zhi控kong製zhi係xi統tong中zhong用yong作zuo邊bian緣yuan位wei置zhi傳chuan感gan器qi。

 

位移傳感器的選型

 

位移傳感器的選型，要滿足下列指標的要求：

 

1、靈敏度方麵的技術指標

 

對dui於yu一yi個ge儀yi器qi來lai說shuo，一yi般ban都dou是shi靈ling敏min度du越yue高gao越yue好hao的de，因yin為wei越yue靈ling敏min，對dui周zhou圍wei環huan境jing發fa生sheng的de加jia速su度du的de變bian化hua就jiu越yue容rong易yi感gan受shou到dao，加jia速su度du變bian化hua大da
，很hen自zi然ran地di，輸shu出chu的de電dian壓ya的de變bian化hua相xiang應ying地di也ye變bian大da，這zhe樣yang測ce量liang就jiu比bi較jiao容rong易yi方fang便bian，而er測ce量liang出chu來lai的de數shu據ju也ye會hui比bi較jiao精jing確que的de。

 

2、零點溫度

 

環境溫度的變化引起的零點平衡變化。一般以溫度每變化10℃時，引起的零點平衡變化量對額定輸出的百分比來表示

，即傳感器不受壓時的輸入由溫度變更引起的漂移。

 

3、帶寬方麵的技術指標

 

帶寬指的的是傳感器可以測量的有效的頻帶，比如
，一個傳感器有上百HZ帶寬的就可以測量振動了，一個具有五十HZ帶寬的傳感器就可以有效測量傾角了。

 

4、輸出方式的技術指標

 

數字輸出和模擬輸出兩種方式。數字式傳感器向儀表輸入的是數字信號，如數量、重量等；模擬式傳感器向儀表輸入的是模擬量信號，如電壓、電流等。

 

5
、量程方麵的技術指標

 

測量不一樣的事物的運動所需要的量程都是不一樣的，要根據實際情況來衡量。

 

6、極限過載

 

傳感器能承受的不使其喪失工作能力的最大負荷。意思是當工作超過此值時，傳感器將會受到永久損壞。

 

7
、傳感器增益

 

就是傳感器的原始信號輸出放大倍率。

 

常見故障及排障方法

 

直zhi線xian位wei移yi傳chuan感gan器qi的de工gong作zuo原yuan理li是shi跟gen滑hua動dong變bian阻zu器qi一yi樣yang的de，它ta作zuo為wei分fen壓ya器qi使shi用yong的de，它ta是shi以yi相xiang對dui的de輸shu出chu電dian壓ya來lai呈cheng現xian出chu所suo測ce量liang位wei置zhi的de實shi際ji上shang的de位wei置zhi。

 

1
、如ru果guo電dian子zi尺chi已yi經jing使shi用yong很hen長chang時shi間jian了le，而er且qie密mi封feng已yi經jing老lao化hua，同tong時shi夾jia雜za著zhe很hen多duo雜za質zhi，而er且qie水shui混hun合he物wu和he油you會hui嚴yan重zhong影ying響xiang電dian刷shua的de接jie觸chu電dian阻zu的de，這zhe樣yang會hui使shi顯xian示shi的de數shu字zi不bu停ting地di跳tiao動dong。這zhe個ge時shi候hou可ke以yi說shuo直zhi線xian位wei移yi傳chuan感gan器qi的de電dian子zi尺chi已yi經jing損sun壞huai了le，需xu要yao更geng換huan。

 

2、若電源的 容量很小
，就會出現很多情況的：熔膠的運動會使合模電子尺的顯示變換，有波動，或 zhehemodeyundonghuishishejiaodianzichidexianshibodong
，zaochengceliangjieguowuchahenda。ruguodiancifadequdongdianyuanyudianzichigongdiandianyuantongshizaiyiqideshihou
，gengrongyichuxianyishangdeqingkuang
，qingkuangyanzhong 時用萬用表的電壓檔甚至可以測量到電壓的有關波動。如果情況不是因為高頻幹擾
、靜電幹擾或者是中性不夠好的造成的，那麼就有可能是電源的功率太小造成的。

 

3、調頻幹擾和靜電幹擾都有可能讓直線位移傳感器的電子尺的顯示數字跳動的。電子尺的信號線與設備的強 dianxianluyaofenkaixiancao。dianzichibixuyaoqiangzhixingdishiyongjiedizhijia，erqietongshirangdianzichidewaikegendimianlianghaodijiechu。xinhaoxianxuyaoshiyongpingbixian
，erqiedianxiangdeyiduanyinggaigenpingbixianjiedi 的。如果有高頻幹擾的時候，通常使用萬用表的電壓測量就會顯示正常
，但是顯示數字就是會跳動不停的
；而出現靜電幹擾時，出現的情況也是跟高頻幹擾一樣的。

 

yaozhengmingkanshifoushijingdianganraoshi，keyixianshiyongyiduandianyuanxianbadianzichidefenggailuosigenjiqishangdemouyixiedejinshuduanjieqilaijiukeyile
，zhiyaoyiduanjieqilai，jingdianganraojiuhuimashangxiaochudiao de。danshiruguoyaoxiaochudiaogaopinganraojiuhennanyongshangmiandefangfale
，bianpinjiedianqihejiqishoudoujingchangchuxiangaopinganraode，suoyikeyishiyixiayongtingzhigaopinjiedianqihuozhejixieshoudefangfalaiyanzhengshi 不是高頻幹擾的。

 

4、如ru果guo直zhi線xian位wei移yi傳chuan感gan器qi的de電dian子zi尺chi在zai工gong作zuo的de過guo程cheng當dang中zhong，在zai某mou一yi點dian的de顯xian示shi數shu據ju有you規gui律lv地di跳tiao動dong，或huo者zhe是shi沒mei有you顯xian示shi數shu據ju的de時shi候hou，出chu現xian這zhe種zhong情qing況kuang就jiu需xu要yao檢jian查zha連lian接jie線xian絕jue緣yuan是shi不bu是shi出chu現xian破po損sun的de現xian象xiang，並bing且qie跟gen機ji器qi的de外wai殼ke很hen有you規gui律lv地di接jie觸chu而er導dao致zhi的de對dui地di短duan路lu。

 

5、供電的電壓一定要穩定
，工業的電壓需要符合±0.1[%]的穩定性
，例如，基準電壓是10V的話， 就可以允許有±0.01Vdebodongbianhua，ruguobushidehua
，jiuhuiyinqixianshidequantaobodongzheyangdeqingkuang。danshiruguozhegeshihoudexianshibodongdefudumeiyouchaoguobodongdianyadebodongdefudu 的話，那麼電子尺就是正常的了。

 

6、安裝直線位移傳感器的對中性需要很好，但是平行度可以允許有±0.5mm的誤差，角度可以允許有±12°的de誤wu差cha。但dan是shi如ru果guo平ping行xing度du誤wu差cha和he角jiao度du誤wu差cha都dou是shi偏pian大da的de話hua，這zhe樣yang會hui出chu現xian顯xian示shi數shu字zi跳tiao動dong的de情qing況kuang。那na麼me出chu現xian這zhe樣yang的de情qing況kuang的de時shi候hou，必bi須xu要yao對dui平ping行xing度du和he角jiao度du進jin行xing調tiao整zheng了le。

 

7、在(zai)連(lian)接(jie)的(de)過(guo)程(cheng)當(dang)中(zhong)，一(yi)定(ding)要(yao)多(duo)加(jia)注(zhu)意(yi)
，電(dian)子(zi)尺(chi)的(de)三(san)條(tiao)線(xian)是(shi)不(bu)可(ke)以(yi)接(jie)錯(cuo)的(de)，電(dian)源(yuan)線(xian)和(he)輸(shu)出(chu)線(xian)是(shi)不(bu)可(ke)以(yi)調(tiao)換(huan)的(de)。如(ru)果(guo)上(shang)麵(mian)的(de)線(xian)接(jie)錯(cuo)的(de)話(hua)，就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)線(xian)性(xing)誤(wu)差(cha)很(hen)大(da)的(de)情(qing)況(kuang)
，要(yao)控(kong)製(zhi)的(de)話(hua)是(shi)很(hen)難(nan)的(de)，控(kong)製(zhi)的(de)精(jing)度(du)也(ye)會(hui)變(bian)得(de)很(hen)差(cha)，而(er)顯(xian)示(shi)很(hen)容(rong)易(yi)出(chu)現(xian)跳(tiao)動(dong)的(de)現(xian)象(xiang)等(deng)等(deng)。

 

位移傳感器種類繁多
，應用領域不斷擴大,同時有越來越多的創新技術被運用到傳感器中，如基於 OEM 的 LVDT技術、超聲波技術、磁致伸縮技術、光纖技術、時shi柵zha技ji術shu等deng，位wei移yi傳chuan感gan器qi技ji術shu已yi取qu得de了le突tu破po性xing進jin展zhan。由you於yu技ji術shu的de進jin步bu，使shi得de各ge種zhong傳chuan感gan器qi性xing能neng大da幅fu度du提ti高gao，成cheng本ben大da幅fu度du降jiang低di，從cong而er極ji大da地di擴kuo展zhan了le應ying用yong範fan圍wei
，形xing成cheng了le一yi個ge高gao速su增zeng長chang的de產chan業ye。

 

 

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