位移传感器又称为线性传感器,它分为电感式位移传感器,电容式位移传感器,光电式位移传感器,位移传感器超声波式位移传感器,霍尔式位移传感器。
电感式位移传感器是一种属于金属感应的线性器件,接通电源后,在开关的感应面将产生一个交变磁场,当金属物体接近此感应面时,金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量,使振荡器输出幅度线性衰减,然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。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。
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,能将被测物理量(位移、压力等)的变化转换成电容量变化的元件,通过检测电路再把电容量的变化换成电信号(电压、电流或频率)。它与其他传感器相比,具有一系列突出的优点:结构特别简单,能实现无接触测量。采用合适的检测电路,可以做到灵敏度高、分辨力强、能分辨微小的位移。由于电容传感器只需输入极小的功率,而且在移动过程中没有摩擦和几乎没有相互作用力,因而特别适用于地震仪器。当然电容式传感器有它的缺点:容易受外界干扰和分布参数的影响。随着电子技术的飞快发展,克服了电容式传感器中所存在的一些技术问题,获得了广泛的应用。近几年来,在地震仪器上也开始了应用电容式传感器。电容位移传感器还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。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。
数字式电容式位移传感器广泛应用于高精度的精密加工、高精度定位及高速高精度、大行程机器人的运行定位中以及石油、化工、电力、储运、建筑等工业生产领域,尤其能在强光照射、核辐射条件、过载冲击震动等恶劣环境下工作。数字式电容位移传感器是将被测量的变化转换为电容量变化的一种装置,它本身就是一种可变电容器。由于这种传感器具有结构简单,体积小,动态响应好,灵敏度高,分辨率高,能实现非接触测量等特点。
在众多的测量仪器当中,非接触式测量仪器由于其自身的优点,成为微位移测量领域的主流研究方向之一。目前用于微位移测量的传感器主要有数字式电容传感器、数字式电感传感器和新兴的光纤式传感器,这三类传感器各有优缺点,适用于不同的测量场合,在高精度微位移测量中,数字式电容传感器以其自身的优点得到广泛应用。与其他两种传感器相比较,其具有如下优点:结构简单,适应性强 。动态响应好。可得到较大的相对变化量。温度稳定性好。可以实现非接触测量。由于数字式电容位移传感器的这些良好性能,世界上很多著名的研究所和测量仪器公司不断创新推出各种机械的、电路的以及软件的方法,经过近几十年的技术更新,数字式电容位移传感器的发展以高精度、智能化、便携化和模块化为发展趋势和主流研究方向。
目前,数字式电容位移传感器作为一种测量微小位移的精密测量仪器,已经在全世界范围内被广泛地使用。
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