位移傳感器的分類及原理

人們在經(jīng)典電磁學(xué)的基礎(chǔ)上，將不方便定量檢測和處理的位移、位置、液位、大小、流量、速度、振動等物理量轉(zhuǎn)化為易于定量檢測和便于定量檢測的電量 信息傳輸和處理，這是生產(chǎn)生活中廣泛使用的位移傳感器。

位移傳感器又稱線性傳感器，是屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是將各種被測物理量轉(zhuǎn)化為電能。位移是與物體在運動過程中的位置運動有關(guān)的量，位移的測量范圍相當廣泛。小位移常用應(yīng)變式、電感式、差動變壓器式、渦流式、霍爾傳感器檢測，大位移常用感應(yīng)同步器、光柵、電容光柵、磁柵等傳感技術(shù)測量。其中，光柵傳感器具有易于數(shù)字化、精度高（目前最高分辨率可以達到納米級）、抗干擾能力強、無人為讀數(shù)誤差、安裝方便、使用可靠等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于 機床加工、檢測儀器等行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

位移傳感器的分類及原理
根據(jù)工作原理：
電位器位移傳感器

它通過電位計元件將機械位移轉(zhuǎn)換為電阻或電壓輸出，該輸出是其線性或任意函數(shù)。 普通線性電位器和圓形電位器都可以分別用作線性位移和角位移傳感器。然而，設(shè)計用于測量位移的電位器需要位移變化和電阻變化之間的明確關(guān)系。電位器式位移傳感器的動刷與被測物相連接。
物體的位移使電位器運動端的電阻發(fā)生變化，電阻值的變化反映了位移的大小，電阻值的增減指示了位移的方向。電源電壓通常加在電位器上，將電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓輸出。線繞電位器在電刷移動時，其阻值以轉(zhuǎn)動電阻的步進變化，其輸出特性也呈步進變化。如果將這種位移傳感器用作伺服系統(tǒng)中的位移反饋元件，過大的階躍電壓會導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩。因此，在電位器的生產(chǎn)中應(yīng)盡量減少每匝的阻值。電位計型傳感器的另一個主要缺點是磨損。

磁致伸縮位移傳感器

通過內(nèi)部非接觸式測控技術(shù)，準確檢測活動磁環(huán)的絕對位置，測量被測產(chǎn)品的實際位移值。

它利用磁致伸縮原理，通過兩個不同磁場的交匯產(chǎn)生應(yīng)變脈沖信號，從而精確測量位置。 測量元件為波導(dǎo)，波導(dǎo)內(nèi)部的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成。測量過程是在傳感器的電子腔內(nèi)產(chǎn)生電流脈沖，電流脈沖在波導(dǎo)內(nèi)傳輸，從而在波導(dǎo)外產(chǎn)生圓形磁場。由于磁致伸縮的作用，在波導(dǎo)中會產(chǎn)生一個應(yīng)變的機械波脈沖信號。 這種應(yīng)變的機械波脈沖信號以固定的聲速傳輸，并很快被電子室檢測到。
這種應(yīng)變機械波脈沖信號在波導(dǎo)中的傳播時間與有源磁環(huán)和電子腔之間的距離成正比，通過測量時間可以高精度確定。由于輸出信號是真正的絕對值而不是縮放或放大的信號，因此沒有信號漂移或值變化，也不需要定期重新縮放。
磁致伸縮位移傳感器是根據(jù)磁致伸縮原理制造的高精度、長行程絕對位置測量位移傳感器，它采用內(nèi)部非接觸測量方法，由于測量用的有源磁環(huán)與傳感器本身不直接接觸，不會摩擦磨損，因此具有使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)性強、可靠性高、安全性好的特點。便于系統(tǒng)自動化，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境（如容易出現(xiàn)油崩、灰塵或其他污染的場合）也能正常工作。

該傳感器采用高科技材料和先進的電子加工技術(shù)，因此可以在高溫、高壓和高振動環(huán)境下使用。傳感器的輸出信號是絕對位移值。 即使電源中斷或重新連接，數(shù)據(jù)也不會丟失，無需復(fù)位為零。由于敏感元件為非接觸式，即使連續(xù)重復(fù)檢測，也不會對傳感器造成任何磨損，可大大提高檢測的可靠性和使用壽命。
直線位移傳感器

直線位移傳感器的作用是將直線機械位移轉(zhuǎn)換成電信號。為了達到這種效果，通常將可變電阻滑軌定位在傳感器的固定部分，通過滑軌上滑動件的位移來測量不同的電阻值。傳感器導(dǎo)軌連接到穩(wěn)態(tài)直流電壓，允許微安的小電流流過，滑塊和啟動之間的電壓與滑塊行程的長度成正比。使用傳感器作為分壓器可以最大限度地降低對滑塊總電阻值精度的要求，因為溫度變化引起的電阻變化不會影響測量結(jié)果。
角位移傳感器
角位移傳感器應(yīng)用于障礙物處理：使用角度傳感器控制您的車輪可以間接找到障礙物。原理很簡單：如果電機角度傳感器結(jié)構(gòu)在運轉(zhuǎn)，而齒輪不轉(zhuǎn)動，說明你的機器被障礙物擋住了。這種技術(shù)使用起來非常簡單，而且非常有效；唯一的要求是移動的輪子不要在地板上滑動（或滑動太多次），否則您將無法檢測到障礙物。連接到電機的惰輪避免了這個問題，車輪不是由電機驅(qū)動，而是由設(shè)備的運動驅(qū)動：如果在驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)時惰輪停止，則您遇到了障礙物。