位移传感器结构框图_位移传感器的工作原理 - 全文

一、位移传感器简介

位移传感器，又称线性传感器，是一种属于金属感应的线性设备。传感器的功能是将各种被测物理量转化为电量。在生产过程中，位移测量一般分为测量物理尺寸和机械位移。根据被测变量的不同形式，位移传感器可分为模拟型和数字型。模拟型可分为物理型和结构型。常用的位移传感器大多是模拟结构型，包括电位移传感器、电感位移传感器、自整角机、电容位移传感器、电涡流位移传感器、霍尔位移传感器等。数字位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接发送到计算机系统。该传感器发展迅速，应用广泛。

二、位移传感器特性参数

标称电阻值：电位器上标注的电阻值。

重复精度：参数越小越好。

分辨率:位移传感器能反馈的最小位移值。参数越小越好。导电塑料位移传感器分辨率无限小。

允许误差：标称电阻值与实际电阻值之比的百分比电阻值偏差，表示电位器的精度。允许误差通常只是在±20%以内就符合要求，因为一般位移传感器是以分压的方式来使用，具体电阻的大小对传感器的数据采集没有影响。

线性精度：线性误差。参数越小越好。

使用寿命：导电塑料位移传感器超过200万次。

三、位移传感器常见故障

线性工作原理与滑动变阻器相同。它被用作分压器。它以相对输出电压显示测量位置的实际位置。本装置的工作要求如下：

1.如果电子尺使用时间长，密封老化，杂质多，水混合物和油会严重影响电刷的接触电阻，使显示的数字不断跳动。此时，可以说直线位移传感器的电子尺已经损坏，需要更换。

2.如果电源容量很小，会有很多情况。因此，电源需要有足够的容量。然后，容量不足会导致以下情况：熔胶的运动会改变合模电子尺的显示和波动，或合模的运动会波动射胶电子尺的显示，导致测量结果出现很大误差。如果电磁阀的驱动电源同时由直线位移传感器供电，则更容易出现上述情况。如果情况严重，万用表的电压档甚至可以测量电压的相关波动。如果情况不是由高频干扰、静电干扰或中性不足引起的，则可能是由于电源功率过小引起的。

3.调频干扰和静电干扰可能会跳动直线位移传感器电子尺的显示数。电子尺的信号线应与设备的强电线分开。电子尺必须强制使用接地支架，电子尺的外壳应与地面接触良好。信号线需要屏蔽线，电箱的一段应与屏蔽线接地。

如果有高频干扰，通常使用万用表的电压测量显示正常，但显示数字会不断跳动；静电干扰与高频干扰相同。为了证明它是否是静电干扰，您可以使用一段电源线将电子尺的密封螺钉与机器上的某些金属连接起来。只要连接起来很短，静电干扰就会立即消除。然而，如果你想消除高频干扰，很难使用上述方法。变频节电器和机器人经常有高频干扰，所以你可以尝试停止高频节电器或机械手来验证是否有高频干扰。

4.如果直线位移传感器的电子尺在工作过程中定期跳动某一点的显示数据，或者在没有显示数据的情况下，需要检查连接线绝缘是否损坏，并与机器外壳定期接触导致对地短路。

5.电源电压必须稳定，工业电压必须符合要求±0.例如，基准电压为10V可以允许有±0.01V波动变化，如果不是，会导致显示陷阱波动。但如果此时显示波动范围不超过波动电压的波动范围，则电子尺正常。

6.直线位移传感器的安装需要良好的中性，但可以允许平行±0.5mm角度允许误差±12°误差。但如果平行度误差和角度误差过大，则会显示数字跳动。然后，在这种情况下，必须调整平行度和角度。

7.在连接过程中，我们必须更加注意电子尺的三条线不能连接错误，电源线和输出线不能更换。如果上述线路连接错误，将出现大的线性误差。很难控制，控制精度会变得很差，显示容易跳动等。

四、位移传感器系统的结构图

系统的整体结构如图1所示，主要由上位机、运动控制和位移反馈组成。上位机至少有两个COM口腔工业控制计算机。运动控制环节主要由运动控制器、驱动器、混合步进电机和水平机械运动装置组成；位移反馈环节主要由数字位移传感器和数字位移传感器SPP转RS由232接口电路组成。

数字位移传感器型号为5CB～10C，位移测量范围为0~20mm，数显表读数范围为O～19.999mm，分辨率为1μm，线性度达到0满量程.05%，即精度达到10%μm。

位移传感器的工作原理

电位器位移传感器通过电位器元件将机械位移转换为线性或任何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可分别用作直线位移和角位移传感器。然而，为了测量位移而设计的电位器需要位移变化和电阻变化之间的确定关系。电位器位移传感器的可动刷与被测物体相连。

物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。线绕式电位器由于其电刷移动时电阻以匝电阻为阶梯而变化，其输出特性亦呈阶梯形。如果这种位移传感器在伺服系统中用作位移反馈元件，则过大的阶跃电压会引起系统振荡。因此在电位器的制作中应尽量减小每匝的电阻值。电位器式传感器的另一个主要缺点是易磨损。它的优点是：结构简单，输出信号大，使用方便，价格低廉。

磁致伸缩位移传感器通过非接触式测控技术准确检测活动磁环的绝对位置，测量被检测产品的实际位移值；该传感器的高精度和高可靠性已广泛应用于成千上万的实际案例中。

传感器可用于极其恶劣的工业环境，不易受油渍、溶液、灰尘或其他污染的影响，因为它作为一个确定位置的活动磁环与敏感元件没有直接接触，IP防护等级在IP67以上。此外，传感器采用高科技材料和先进的电子处理技术，可应用于高温、高压、高振荡环境。传感器输出信号为绝对位移值，即使电源中断或重新连接，数据也不会丢失，更不用说零了。由于敏感元件不接触，即使重复检测，也不会对传感器造成任何磨损，可以大大提高检测的可靠性和使用寿命。

磁致伸缩位移传感器采用磁致伸缩原理，通过两个不同磁场的交叉产生应变脉冲信号，准确测量位置。测量元件为波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成。测量过程由传感器电子室产生电流脉冲，在波导管内传输，在波导管外产生周围磁场。当磁场与位置变化的活动磁环相交时，由于磁致伸缩的作用，波导管内会产生应变机械波脉冲信号，以固定的声速传输，并很快被电子室检测到。

由于波导管中应变机械波脉冲信号的传输时间与活动磁环与电子室之间的距离成正比，因此可以通过测量时间高度准确地确定距离。由于输出信号是一个真正的绝对值，而不是一个比例或放大的信号，因此没有信号漂移或变化，更不用说定期重新标记了。

磁致伸缩位移传感器是根据磁致伸缩原理制造的高精度、长行程绝对位置测量的位移传感器。采用非接触测量方法。由于活动磁环与传感器本身没有直接接触，不会摩擦和磨损，使用寿命长，环境适应性强，可靠性高，安全性好，系统自动化工作方便，即使在恶劣的工业环境正常工作。此外，它还能承受高温、高压和强振动，已广泛应用于机械位移的测量和控制。

六、位移传感器的应用

火车轮缘的几何状态参数影响列车运行的速度和稳定性，对列车的安全运行非常重要。传统的检测方法比较复杂，通常采用带有旅游目标的专用尺子进行测量，人工读取数据造成测量误差较大，检测数据的数字化管理无法实现。随着我国铁路工业的发展，列车运行速度越来越快，准确、快速地维护和数字化管理列车轮缘状态参数变得非常重要。轮缘探测器采用现代传感器技术、单片机处理系统和简单稳定的机械结构，可以方便、准确地连续、快速地测量几何状态参数，实现轮缘高度、轮辋厚度等参数的数字测量。

许多传感器用于检测轮缘高度、宽度和轮辋厚度，最重要的是位移传感器。位移传感器有很多种。目前，火车轮缘检测是一种叫做激光位移传感器的新型传感器技术。目前，激光三角测量法用于火车轮缘检测，短距离测量精度高。位移传感器可直接安装在轨道上进行检测。激光反射位移传感器也可用于沿直线方向扫描测量装置激光传感器模具的轮缘形状，并记录整个轮缘数据。整个轮廓曲线可通过微处理器获得，然后获得轮缘宽度、轮缘高度和70mm磨损量和磨损面积等。并且可以测量数据上传计算机，生成数据库，利用先进的后处理软件对火车轮缘进行数字化管理。它不仅可以对在线运行列车测量轮对的磨损，还可以在生产线上对轮对尺寸是否合格进行分选。

交通运输的发展离不开检测技术，而仪器仪表以及传感器技术才是检测技术的核心。高速动力发展的今天，人们不仅仅希望体验到是的舒适和享受，而且跟多的希望得到是安全。传感器技术的发展会给人们生活交通带来更多的安全，我国传感器技术的发展也将带动交通运输方面在国际上拥有的一流先进技术发展。