位移傳感器的工作原理和常見(jiàn)類(lèi)型
位移傳感器是一種用于監(jiān)視和測(cè)量設(shè)備/機(jī)器或特定附近物體位置變化的設(shè)備，并將其變化為適合傳輸、處理或控制的信號(hào)。目前有不同種類(lèi)的位置傳感器可用，其中位移傳感器是一種特定類(lèi)型的位置傳感器。
通常情況下，普通傳感器感測(cè)物體是否存在，而位移傳感器只是檢測(cè)任何物體從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置時(shí)的位移。因此，位移檢測(cè)量?jī)H允許確定對(duì)象的厚度和高度。
基本概念
位移傳感器是一種機(jī)電設(shè)備，用于將物體的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為靜電、電磁或磁電信號(hào)，這些信號(hào)被讀取并解釋為數(shù)據(jù)。位移傳感器種類(lèi)繁多，例如線性和旋轉(zhuǎn)類(lèi)型。
位移傳感器也有助于測(cè)量傳感器與目標(biāo)之間的物理距離。大多數(shù)位移傳感器測(cè)量靜態(tài)和動(dòng)態(tài)位移，因此它們經(jīng)常用于測(cè)量物體的振動(dòng)。測(cè)得的位移范圍從微英寸到幾英尺不等。
位移傳感器的工作原理是基于極其可靠的電感測(cè)量原理。這些傳感器堅(jiān)固耐用，非常易于使用并且可以達(dá)到高精度。位移傳感器在不同的生產(chǎn)、研發(fā)領(lǐng)域提供可靠的測(cè)量結(jié)果。
位移傳感器的主要類(lèi)型
目前有多種類(lèi)型的位移傳感器可用，例如電位器、應(yīng)變計(jì)、電容式和線性可變差動(dòng)變壓器。因此，下面將討論每種類(lèi)型。
1、電阻式傳感器
電阻式傳感器也稱(chēng)為可變電阻傳感器，因?yàn)樗鶕?jù)可變電阻轉(zhuǎn)換原理工作的。該傳感器是最常用的位移傳感器之一，用于測(cè)量不同的物理量，如壓力、位移、力、溫度和振動(dòng)，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
2、電容式傳感器
電容式傳感器是一種使用外部電源工作的無(wú)源傳感器。該傳感器主要用于測(cè)量壓力、位移、運(yùn)動(dòng)、力、速度等參數(shù)。該傳感器根據(jù)可變電容原理工作，因此該換能器的電容會(huì)由于多種原因而發(fā)生變化，例如介電常數(shù)，板重疊以及板之間距離內(nèi)的變化。
電容式傳感器是一種無(wú)源類(lèi)型，由于在通過(guò)介電材料隔開(kāi)的電容器板上施加電壓，因此在板上產(chǎn)生相等和相反的電荷。
3、線性可變差動(dòng)變壓器
線性可變差動(dòng)變壓器（LVDT）是一種位移傳感器，該傳感器包括三個(gè)對(duì)稱(chēng)分布的線圈，其中初級(jí)線圈是中心線圈，其余兩個(gè)線圈是次級(jí)線圈。這些主要是串聯(lián)連接，并且相對(duì)于主線圈位置相同。
4、電感式傳感器
電感式傳感器是一種位移傳感器，其工作原理是傳感或電磁感應(yīng)。為了測(cè)量必要的物理量，如力、位移、速度、壓力、加速度、扭矩，互感或自感是變化的。這種傳感器的最好示例是LVDT。
5、應(yīng)變計(jì)
應(yīng)變式位移傳感器用于將壓力、位移或負(fù)載等物理量轉(zhuǎn)換為機(jī)械應(yīng)變，然后通過(guò)在彈性體上安裝應(yīng)變片將這種機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電氣o/p。應(yīng)變式位移傳感器主要用于測(cè)量0～10m范圍內(nèi)的位移。與LVDT相比，該傳感器的主體長(zhǎng)度較短，并且不受電磁影響。應(yīng)變式位移傳感器具有高度穩(wěn)定和可靠的性能。
位移傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)
位移傳感器的優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：
位移傳感器具有出色的線性度。
具有極高的準(zhǔn)確性。
具有高達(dá)0.01μm的出色分辨率。
可以耐受高磁場(chǎng)、放射性環(huán)境和寬溫度范圍。
具有強(qiáng)大的設(shè)計(jì)和出色的穩(wěn)定性。
可以安裝在任何方向。
LVDT類(lèi)型功耗很低。
具有低滯后損耗。
測(cè)量范圍更高。
該傳感器為無(wú)摩擦裝置。
位移傳感器的缺點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：
需要非常大的位移才能產(chǎn)生高電壓。
需要屏蔽，因?yàn)樗鼘?duì)磁場(chǎng)非常敏感。
傳感器性能會(huì)受到振動(dòng)和溫度變化的影響。
需要一個(gè)外部解調(diào)器來(lái)獲得直流輸出。
動(dòng)態(tài)響應(yīng)是有限的。
主要應(yīng)用
位移傳感器的應(yīng)用非常廣泛，其中的一些常見(jiàn)應(yīng)用如下：
用于測(cè)量傳感器尖端與旋轉(zhuǎn)軸之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
用于從軸到機(jī)器外殼傳輸極小振動(dòng)的剛性機(jī)械。
用于工業(yè)部門(mén)甚至公共部門(mén)，如機(jī)器自動(dòng)化、航空航天和飛機(jī)、動(dòng)力渦輪機(jī)、液壓系統(tǒng)等。
LVDT型用于測(cè)量范圍從毫米到厘米的位移。
用于軋制金屬板的厚度和測(cè)量。
在通道內(nèi)用于張力測(cè)量。
RVDT位移傳感器用于飛行控制系統(tǒng)。
電位器類(lèi)型用于測(cè)量力、加速度和壓力。
眾所周知，如果物體在直線內(nèi)從一個(gè)位置移動(dòng)到另一個(gè)位置，則這兩個(gè)位置之間的長(zhǎng)度稱(chēng)為位移。位移是一個(gè)物理量，如速度、溫度、力等。因此，位移傳感器用于將機(jī)械振動(dòng)/運(yùn)動(dòng)，特別是直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)、可變電流或電壓，從而測(cè)量出物體位移值。
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