下面是小编为大家整理的位移传感器典型应用【优秀范文】,供大家参考。
第 1 页共 7 页 位移传感器的典型应用
目录
1. 什么是位移传感器？ ................................................................................................................ 1 2. 位移传感器的原理：
................................................................................................................ 2 3. 位移传感器常见的四种类型 .................................................................................................... 2 3.1. 磁阻变化式位移传感器..........................................................................................................................2 3.2. 电容式位移传感器 ...................................................................................................................................3 3.3. 电感式位移传感器 ...................................................................................................................................3 3.4. 电阻式位移传感器 ...................................................................................................................................4 3.5. 光学位移传感器 ........................................................................................................................................4 3.6. 超声波位移传感器 ...................................................................................................................................5 4. 位移传感器在机械设备行业中的应用 .................................................................................... 6 4.1. LVDT 位移传感器是什么？..................................................................................................................6 4.2. LVDT 的作用：
..........................................................................................................................................7 4.3. 位移传感器在汽车制造业中的应用 .................................................................................................7 4.4. 位移传感器在电子制造业中的应用 .................................................................................................7 4.5. 位移传感器在工业机器人中的应用 .................................................................................................7
1. 什么是位移传感器？ 自动化机器或製程中，常需要以位移传感器感测物体距离远近或存在与否，例如於输送带上计算物品通过之数量，又或者是必须测量工件与加工机器之间的距离以取得数据资料进行控制等等。依感测方式而言，位移传感器可被区分為接触型与非接触型两种，一般来说，接触型位移传感器有动作单纯、电路设计简单等优点，但因為感测时必须与物件直接接触，久而久之便会因接触部分金属疲劳而出现变形、断裂、接触不良等结构损坏情形，再者亦有一些物件本身便不适合以直接接触的方法进行感测，例如质轻、脆弱、昂贵之物品，又或者是液体，此时便需以非接触型位移传感器来进行量测。
对于接触式位移传感器而言，被感测物的位移、运动或位置是经由一感测轴所感应得到，此一感测轴与被感测物间作机械性的藕合，并透过此轴将被感测物运动量传送至后续转换元件，以将运动量转换為电讯号输出。而非接触式
第 2 页共 7 页 位移传感器通常利用磁变量或光学原理测量某一物体之位移或位置。
位移传感器有叫做线性传感器它能够在不接触物体的情况下完成各种数据检测，如移动范围，振幅，角度，厚度等参数。目前广泛应用在机床控制，仪表检测等行业。
2. 位移传感器的原理：
位移传感器是跟据磁场能量衰减变化来完成数据检测的，俗称莫尔条纹现象，此根据两个或者两个以上的磁场叠加，判断他们相对运动产生的差异曲线，最后生成所需要的数据。
3. 位移传感器常见的四种类型 位移传感器主要有磁阻变化式位移传感器、电容式位移传感器、电感式位移传感器与电阻式直线位移传感器四种，分别简介如下：
3.1. 磁阻变化式位移传感器 此类感测器利用磁性材料的磁阻变化感测位移之改变，通常感测器内部有超过两组以上的线圈，位移变化会被转化為线圈的磁阻变化。此类感测器中常见的是 LVDT（线性差动变压器），其构造如图 1，因具有灵敏度高、精确度高、体积小、质量轻，与耐用等优点，且没有温、湿度之限制，故常被应用於许多工业品管的场合中，其作用原理与变压器类似，让导磁磁蕊在线圈中移动进而改变线圈电压感应量，其电讯号输出量正比於可动磁蕊的位置。
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图 1 LVDT 结构示意图 3.2. 电容式位移传感器 电容式传感器之构造如图 2，包含一对固定电极，并有*缘介质构成之移动物在电极间移动，此移动物体一端与感测轴连接，当移动物於电极间位置產生变化时，在两电极间以绝缘移动物体作介质之区域会随之增加或减少，而使得整体电容量随之改变，因此由电容量变化可间接推算出移动物或被感测物之运动量或位置变化。
图 2 电容式位移感测器构造示意图 非接触式电容式位移传感器于使用时，需将系统週边之电容量，例如连接感测器与讯号处理装置间之电容量减低至小，并且使此类杂散的电容量保持固定值，以免影响感测结果。除此之外，亦要注意感测器感测电极的边缘效应与避免不必要的运动工作。
3.3. 电感式位移传感器
第 4 页共 7 页 电感式位移传感器亦有接触式与非接触式两种，接触式之原理是採用一可滑动永玖磁蕊於固定线圈内部运动以使电感產生变化，再透过线圈与 LC 震盪电路相连，当线圈电感量改变时会使震盪电路输出频率產生对应变化；或者将线圈製作成电桥电路之一臂，利用电桥电路测量电感变化而改变电压输出。
3.4. 电阻式位移传感器 线性式或旋转式可变电阻常被应用於许多民生用品中，如音响的音量控制旋钮、电脑电视的类比式画面调整钮等等，都是使用可变电阻来进行控制，其实可变电阻亦可作為位置感测之工具。可变电阻又称为电位计，其原理可以图 3 来说明，一滑动物体沿著覆有电阻材质的路径移动，滑动物之电压输出将与滑动物所在位置电阻值呈一定比例。
图 3 电位计工作原理示意图 3.5. 光学位移传感器 随着现代化工业的发展，激光位移传感器作为高精度、高响应的非接触测量仪器，在光电技术检测领域得到了广泛的应用。其采用的激光三角法原理在理论上已相当成熟，但在实际应用中还有一定的困难。由于三角法建立在理想成像的基础之上，所以三角法能否准确实现还要依赖于所采用的光学系统。现阶段，国外此类的高精度物镜设计处于领先水平，并拥有比较成熟的产品，但其多透镜组合与非球面的加工方式在制造成本上相当昂贵。国内对激光位移传感器光学系统的研究主要还处于实验性阶段，尚没有形成产品化。针对目前市
第 5 页共 7 页 场上对激光位移传感器的广泛需求，本文从简单实用的角度出发，利用 CODEV光学设计软件对激光三角法进行实际光路模拟与优化设计，形成了一整套具有优良成像特性的光学系统，为传感器的产品化生产提供了理论依据。
3.6. 超声波位移传感器 超声波位移传感器是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动,利用超声波的特性研制而成的传感器。它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
声波位移传感器对应于各种各样的应用进行长距离检测，用带有温度校正功能的设定插头可简单地设定测定范围，因为是超声波而可不受颜色的影响，与数码面板仪表组合使用，可进行各种各样的控制。
声波位移传感器测距一般采用飞行时间法 TOF（Time of Flight）。超声波位移传感器到障碍物的距离 S=vt/2。根据超声波发射和接收之间的飞行时间原理进行测量，利用声波介质对被检测物进行非接触式无磨损的检测，对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测。其检测性能不受工件颜色、材质、透明度的影响，包括烟尘环境和雨天。可广泛应用在物位（液位）监测，机器人防撞，各种超声波接近开关，以及防盗报警等相关领域，工作可靠，安装方便， 防水型，发射夹角较小，灵敏度高，方便与工业显示仪表连接。
工作原理：
超声波位移传感器是利用超声波信号将位移信号转换成电信号的传感器，广泛应用于工业自动化各种位移测量与位置定位场合。超声波频率高、波长短、绕射现象小，最显著的特性是方向性好，且在液体、固体中衰减很小，穿透能力强，遇到介质分界面会产生明显的反射和折射，因而广泛应用于工业检测中。超声波位移传感器主要采用直接反射的检测模式，被检测物反射传感器发射的声波信号并被传感器探头接收，实现位移测量与位置定位。超声波位移传感器为非接触测量工作方式，方便实现无损检测。可对透明或者有色物体、金属或者非金属物体、固体（包括粉状固体）或者液体实施检测。超声波位移传感器防护等级较高，不受外界粉尘、水、油环境影响。不过超声波声速受温度影响较大，外界温度变化剧烈，将影响位移传感器的检测精度。通常超声波
第 6 页共 7 页 位移传感器通过温度补偿的方法加以校正，以减小温度变化对传感器性能的影响。
超声波位移传感器探头内压电晶片可发射与接收超声波信号，超声波信号发射再经被测物反射回来，由传感器探头接收，再经过接收电路放大、整形。以嵌入式微处理系统记录超声波发射的时间和反射波的时间。当收到超声波的反射波时，接收电路输出端产生一个跳变。通过定时器计数，计算时间差，就可以计算出相应的位移量。传感器检测范围取决于其使用的波长和频率。波长越长，频率越小，检测距离越大。传感器整体尺寸较小，特别适合检测安装空间有限的场合。超声波位移传感器具有优越的抗干扰性能，能在存在杂波或噪声的环境中检测到目标，同时实时标定、噪声抑制及额外的过滤确保距离信息稳定。因为被广泛应用于各类自动化设备位移测量与位置定位、料位测量、液位测量、尺寸测量、机器人自动避障行走等领域。超声波位移传感器工作原理简单，安装使用方便，制造成本相对较低。
4. 位移传感器在机械设备行业中的应用 机械设备制造与加工行业是我国经济的重要组成部分。随着社会的发展，传统的机械设备制造技术渐渐趋于没落，智能化设备制造技术作为主力军为经济健康发展提供源源不断的新动力。位移传感器在智能化机械设备中主要用于位移测量与位置定位；也可以通过在线监测指示程度，例如 LVDT 位移传感器、电涡流传感器在特殊机械设备中的振动、涨差或者偏心性能监测，可在设备出现异常状况时提前预警并传输给控制系统做出相应的关联操作；还可以用作限位传感器、速度或者加速度的测量、计数器等。
位移传感器是自动化机械设备控制系统不可缺少的一部分，传感器性能的优劣直接决定了设备控制效果的好坏。最经典应用就是位移传感器在电液伺服控制系统中的应用，通过内置或者外置位移传感器，可以实时检测液压缸气缸的活塞位置，将其转换为成比例关系的电信号反馈给控制系统，经过系统修正与运算后在传输给设备驱动器与执行器，完成闭环控制操作。
4.1. LVDT 位移传感器是什么？
第 7 页共 7 页 LVDT 其实就是线性可变差动变压器，它属于直线位移传感器其中的一种，英文全称为 Linear Variable Differential Transformer，LVDT 则是其英文称谓缩写而来。
4.2. LVDT 的作用：
LVDT 可以用来测量物体的伸长度、震动频率、振幅、物体厚薄程度和膨胀度等精确数据。具体还可以用在机床工具和液压缸的定位，以及辊缝和阀门的控制等。
4.3. 位移传感器在汽车制造业中的应用 汽车行业是智能化、集成化程度较高的特殊产业，传感器技术在此领域的应用历久而弥新，各种各样微型化、多功能化、集成化和智能化传感器是汽车或者汽车加工设备不可缺少的重要零配件。
位移传感器在汽车领域的主要应用是对汽车零部件的尺寸检测与组装中的位置定位。为了满足汽车行业的高精准的检测，LVDT 位移传感器等高精度传感器已经被广泛地应用在汽车的零部件加工、发动机制造、整车厂的冲压、涂装、焊装、总装等自动化生产中的各种位置检测。
4.4. 位移传感器在电子制造业中的应用 消费电子类产品的普及使电子制造业得到了迅速发展。在电子制造生产线，无论是自动化生产流水线、工业机器人、还是电子元件的在线与离线检测，常常需要位移传感器的参与。传感器技术的进步直接推动了电子制造业机械设备不断更新，更多高效率、高成品率、高安全性智能设备在电子产业中的应用，全面提升了整体行业的生产能力与生产效率。
4.5. 位移传感器在工业机器人中的应用 工业机器人性能的提升与制造成本的降低，使现代化企业机器换人成为热潮。工业机器人常需要集成大量的位移传感器、角度传感器、力觉传感器、接近度传感器等，提高机器人的环境适应能力与作业精度。为了保障作业人员的安全，工业机器人还需要安装安全传感器，在机器人感知到异常的状况时，能够触发紧急停止，确保作业人员的人身安全。