所谓位移传感器,是利用各种元件检测对象物的物理变化量,通过将该变化量换算为距离,来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。那么位移传感器都有哪几种类型呢?
光学式位移传感器
光源发出的光通过透镜进行聚光,并照射到物体上。
物体发出的反射光通过受光透镜集中到一维的位置检测元件(PSD)上。如果物体的位置(距离测定器的距离)发生变化,PSD上成像位置将不同;PSD如果的两个输出平发衡生变化,PSD上的成像位置将不同,PSD的两个输出平衡会再次发生变化。
如果将这两个输出作为A和B,计算A/(A+B),并加上适当的拉线系数和残留误差,可求得
位移量=A/(A+B)*K+C
测得的值不是照度(亮度),而是A\B两个输出的位移量。因此即使与测定对象物之间的距离发生变化,受光光量发生变化也不会受影响,可以得到与距离的差、位置的偏移成比例的线性输出。
线性接近传感器
线圈中如通过交流电,则会产生磁通,如通过金属对象物则会在对象物中产生一种涡电流,发出磁通,防止这种变化。
其结果将使线圈的感应发生变化。
这种感应的变化量是线圈与对象物之间距离的函数,作为结果,能测量对象物的距离位移。
超声波位移传感器
由送波器向对象物发送超声波,通过受波器来接收其反射波。通过计算超声波从发送到接收为止所需的时间与音速之间的关系来计算距离。
以上关于位移传感器的使用类型就为大家分享到这里,总的来说,根据使用元件不同,分为光学式位移传感器、线性接近传感器、超声波位移传感器等。
LVDT位移传感器
LVDT位移传感器是线性差动变压式位移传感器的简称,LVDT位移传感器工作原理是,在一个空心的骨架上绕了3组线圈,一组初级线圈两组次级线圈,当给初级线圈通电时空心的骨架内会形成一个磁场,在一个导磁的铁芯插入中空的骨架里面时,由于切割磁感应线原理两个次级线圈会形成一个微弱的交流电压,当铁芯移动到某个次级线圈的位置多一点时这个次级线圈输出的电压相对于另一个线圈的电压要要大一些,按照搞这个规律把两个次级线圈输出的电压值经过放大,再把两个电压值相减,得出一个差值,这个差值与铁芯在空心骨架里面移动位移是成正比例线性关系的,这个差值再经过处理可以处理成-5V、0-10V、4-20mA等模拟量信号或者ModbusSSI等数字量信号,也是我们使用的LVDT正常输出的信号。
优点:非接触原理,使用寿命长;响应速度快;高线性度;重复性好;很宽的量程覆盖范围;低故障/功耗低/输入、输出的多样性;动态特性好,可用于高速在线检测,进行自动测量,自动控制;可在潮湿,粉尘等恶劣环境下使用;特殊条件下可工作,如耐高压,高温,耐辐射,全密土封在水下工作;能承受冲击达g/11ms,振动频率2KHZ加速度20g;体积小,价格低,性能价格比高。
缺点:对于超大行程来说(超过1米),生产难度大,传感器和拉杆之和长度将达2米以上,使用不方便,且线性度也不高。
激光位移传感器
激光位移传感器是利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成的测量仪表。能够精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化。可以测量位移、厚度、振动、距离、直径等精密的几何测量。
优点:激光有线性度好的优良特性,激光位移传感器相对于超声波传感器有更高的精度。
缺点:激光的产生装置相对比较复杂且体积较大,因此会对应用范围要求较苛刻。要求测量空间较大,不太适用于小空间。
电涡流位移传感器
电涡流传感器能静态和动态非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面距离。它是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。在高速旋转机械和往复式运动机械状态分析,振动研究、分析测量中,对非接触的高精度振动、位移信号,能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。
优点:非接触测量、体积更小、可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高;高分辨率和高采样率;可自行调整零位、增益和线性;可选择延长电缆、温度补偿等功能;可测铁磁和非铁磁所有金属材料;具有多传感器同步功能;不受潮湿、灰尘的影响,对环境要求低;在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。
缺点:不能测量非金属。
电容式位移传感器
电容位移传感器是一种非接触电容式原理的精密测量仪器。电容式位移传感器的电容器极板多为金属材料,极板间衬物多为无机材料,如空气、玻璃、陶瓷、石英等;因此可以在高温、低温强磁场、强辐射下长期工作,尤其是解决高温高压环境下的检测难题。在国内研究所,高等院校、工厂和军工部门得到广泛应用,成为科研、教学和生产中一种不可缺少的测试仪器。
该传感器还可与控制室中的二次仪表或控制器相连,在线、连续、实时的检测各种数据然后直接显示,远程控制和报警。实现数据存储,积算、传输和控制功能。广泛应用于各种注塑机中。
电容式位移传感器尤其适合缓慢变化或微小量的测量,一般来说采用电容式传感器进行检测比较适宜。电容式位移传感器的这些性能必然促使其应用范围越来越广泛。主要用于解决压电微位移、振动台,电子显微镜微调,天文望远镜镜片微调,精密微位移测量等测量问题。
优点:具有一般非接触式仪器所共有的无磨擦、无损磨和无惰性特点外,还具有信噪比大,灵敏度高,零漂小,频响宽,非线性小,精度稳定性好,抗电磁干扰能力强和使用操作方便等优点。
缺点:量程比较小,一般只有几十个毫米,容易受外界干扰和分布参数的影响。
霍尔式位移传感器
霍尔位移传感器主要由两个半环形磁钢组成的梯度磁场和位于磁场中心的锗材料半导体霍尔片(敏感元件)装置构成。此外,还包括测量电路(电桥、差动放大器等)及显示部分。
是两个结构相同的直流磁路系统共同形成一个沿x轴的梯度磁场。为使磁隙中的磁场得到较好的线性分布,在磁极端面装有特殊形式的极靴。用它制作的位移传感器灵敏度很高。霍尔片置于两个磁场中,细心调整它的初始位置,即可使初始状态的霍尔电势为零。它的位移量较小,适于测量微位移和机械振动等。
霍尔测位移有两种:一种是用线性霍尔测元件与磁铁之间的距离,根据线性霍尔元件的输出信号可判断出与磁铁的间距,此种方式应用有测试纸张厚度,金属材料形变等微小位移,也有油门踏板等距离稍大的应用;另一种是用开关型霍尔元件做机械的角度或者位移定位。比如汽车换挡杆的档位检测,换挡杆到相应位置时下面有个霍尔传感器,此时就能感应到档位。这类应用非常多