什么是位移传感器 位移传感器原理及应用

发布时间：2023-07-10 16:16
作者：AMEYA360
来源：网络
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　　传感器具有灵活性高、可靠性强的特点，已在一些工业领域得到应用。磁致伸缩式位移传感器是位移传感器的一种。今天，AMEYA360电子元器件采购网将继续为大家带来位移传感器原理及应用的相关知识。

什么是位移传感器 位移传感器原理及应用

　　什么是位移传感器?

　　位移传感器又称线性传感器，是一种将位移转化为电量的传感器。位移传感器是属于金属感应的线性器件。它的作用是把各种测量的物理量转换成电学量。它可通过分为感应式位移以及传感器、电容式位移进行传感器、光电式位移速度传感器、超声波式位移信息传感器和霍尔式位移影响传感器。

　　位移传感器工作原理

　　1.电位计型位移传感器。

　　电位计位移传感器工作原理，通过相关电位计元件将机械位移转换成一个具有一定线性或任意函数之间关系电阻或电压输出。普通线性电位计和圆形电位计可分别用作线性位移和角移传感器。然而，设计主要用于进行测量位移的电位计要求位移发生变化和电阻变化发展之间有确定的关系。电位器的位移传感器的移动电刷与被测物体连接。物体的位移可以引起电位计移动端的电阻发生变化。阻力的变化反映了位移的大小，阻力的增加或减少反映了位移的方向。

　　通常，向电位计施加电源工作电压，将电阻发生变化转换为电压进行输出。因为当电刷移动时，线绕电位器的电阻随旋转电阻的步长变化，因此其输出特性也是步长。如果我们这种位移传感器可以用作伺服系统中的位移进行反馈元件，过大的阶跃电压会引起社会系统振荡。因此，在生产电位器时，每回合的电阻应尽可能小。电位计传感器的另一个问题主要存在缺点是容易出现磨损。其优点是结构简单、输出信号大、使用方便、价格低廉。

　　2.磁致伸缩式位移传感器的原理。

　　它主要利用磁致膨胀收缩原理，通过两个不同磁场的交汇产生应变脉冲信号，精确测量位置。

　　位移传感器的应用

　　1、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。

　　2、角度位移传感器的应用地理:山体滑坡,雪崩。

　　钻井:精确钻井倾斜控制。

　　民用:大坝,建筑,桥梁,玩具,报警,运输。

　　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。

　　机械:倾斜控制,大型机械对准控制,弯曲控制,起重机。

　　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。

　　3、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。

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　　电容位移传感器是一种常用的位移测量传感器，由两个平行的金属板组成，中间隔着一个绝缘材料(例如空气或塑料)。它主要通过测量电容值的变化来实现对物体位置的测量。本文AMEYA360电子元器件采购网将围绕电容位移传感器的工作原理及类型进行详细介绍。　　一、电容位移传感器的工作原理　　电容位移传感器的工作原理基于电容的变化，电容是指两个导体之间的电荷储存能力。当两个导体之间的距离发生变化时，它们之间的电容值也会发生变化。因此，电容位移传感器通过测量电容值的变化来确定物体的位移。　　电容位移传感器通常由两个电极组成，一个电极固定在测量物体上，另一个电极固定在测量设备上。当物体移动时，两个电极之间的距离会发生变化，从而导致电容值的变化。电容值的变化可以通过一些电路进行放大和处理，最终转换为与物体位移相关的电信号。　　二、电容位移传感器的类型　　1. 平行板容传感器：由两个平行的电极板构成，当物体位移时，两个电极板之间的电容值会发生变化，通过测量电容值的变化来确定物体的位移。　　2. 圆柱电容传感器：由一个圆柱形电极和一个内部孔洞的金属电极构成，当物体位移时，圆柱形电极和金属电极之间的电容值会发生变化，通过测量电容值的变化来确定物体的位移。　　3. 弹性变形电容传感器：由一个弹性变形的电极和一个固定的电极构成，当物体位移时，弹性变形的电极会发生形变，从而改变电容值，通过测量电容值的变化来确定物体的位移。　　4. 差分电容传感器：由两个平行的电极板和一个固定的电极板构成，当物体位移时，两个平行电极板之间的电容值会发生变化，而固定的电极板则可以作为参考电极，通过测量两个平行电极板之间的电容值变化来确定物体的位移。　　5. 电感式电容传感器：由一个电感线圈和一个电容传感器构成，当物体位移时，电感线圈的感应电流会发生变化，从而改变电容值，通过测量电容值的变化来确定物体的位移
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造成位移传感器故障的主要原因有哪些
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    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。现将位移传感器的故障原因及处理方法总结如下：    1、如果电子尺已经使用很长时间了，而且密封已经老化，同时夹杂着很多杂质，而且水混合物和油会严重影响电刷的接触电阻的，这样会使显示的数字不停地跳动。这个时候可以说直线位移传感器的电子尺已经损坏了，需要更换。    2、若电源的容量很小，就会出现很多情况的：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，造成测量结果误差很大。如果电磁阀的驱动电源于电子尺供电电源同时在一起的时候，更容易出现以上的情况，情况严重时用万用表的电压档甚至可以测量到电压的有关波动。如果情况不是因为高频干扰、静电干扰或者是中性不够好的造成的，那么就有可能是电源的功率太小造成的。    3、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。电子尺的信号线与设备的强电线路要分开线槽。电子尺必须要强制性地使用接地支架，而且同时让电子尺的外壳跟地面良好地接触。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，可以先使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的。但是如果要消除掉高频干扰就很难用上面的方法了，变频节电器和机器手都经常出现高频干扰的，所以可以试一下用停止高频节电器或者机械手的方法来验证是不是高频干扰的。    4、如果直线位移传感器的电子尺在工作的过程当中，在某一点的显示数据有规律地跳动，或者是没有显示数据的时候，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。    5、供电的电压一定要稳定，工业的电压需要符合±0．1［％］的稳定性，例如，基准电压是10V的话，就可以允许有±0．01V的波动变化，如果不是的话，就会引起显示的圈套波动这样的情况。但是如果这个时候的显示波动的幅度没有超过波动电压的波动的幅度的话，那么电子尺就是正常的了。    6、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。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。    7、在连接的过程当中，一定要多加注意，电子尺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。    位移传感器种类繁多，应用领域不断扩大，同时有越来越多的创新技术被运用到传感器中，如基于OEM的LVDT技术、超声波技术、磁致伸缩技术、光纤技术、时栅技术等，位移传感器技术已取得了突破性进展。由于技术的进步，使得各种传感器性能大幅度提高，成本大幅度降低，从而极大地扩展了应用范围，形成了一个高速增长的产业。
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    位移传感器是撑杆器中的一种，通过位移传感器可对位移进行测量。为增进大家对位移传感器的认识，本文将对位移传感器、位移传感器产生数据跳动的原因予以介绍。    一、位移传感器    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。    位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速，应用日益广泛。    二、位移传感器数据跳动的原因    位移传感器有很多种，直线位移传感器、滑块位移传感器、磁致伸缩位移传感器、激光位移传感器的等。其中应用最多的就是直线位移传感器，我们在使用该传感器的时候经常会出现数据跳动，这主要是由下面几个原因造成的。    首先，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。    其次，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。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。    再次，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。还有就是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，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。    了解位移传感器数据跳动的原因对我们是很有帮助的，平时我们遇到这种情况就不会不知道什么原因，相反我们还能采取相应的措施进行处理，方面我们更好的使用直线位移传感器。
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