位移傳感器的應用范圍廣泛,除了測量位移外,,經(jīng)過機械或力學原理的結構或聯(lián)結還可以用它制作壓力,、速度,、加速度,、流量,、液位的等傳感器,。例如電容式加速度傳感器,,即在位移傳感元件的機械結構上加上一質(zhì)量為M的重塊和彈簧組成的系統(tǒng),,應用F = Ma公式,,使位移傳感元件的輸出電壓與重塊運動的加速度成正比,將傳感元件的位移量轉(zhuǎn)換為加速度量,,即可制成加速度傳感器,。
在這些機械測量的傳感器中,目前結構型的位移傳感器占主要地位,。依靠傳感器結構參數(shù)的變化而實現(xiàn)信號變換的稱結構型位移傳感器,。其中電阻應變式(包括壓力)應用廣泛,產(chǎn)品的產(chǎn)量大,。其次是差動電感和差動變壓器式位移傳感器,,它的線性好、量程大,、分辨力高,,國內(nèi)已有定型產(chǎn)品。差動變壓器式除了應用集成電路技術,,制成DC/DC(直流/直流)位移傳感器外,,目前國內(nèi)已研制成高載頻(200KHz)的產(chǎn)品,它具有某些顯著特點,,頗有發(fā)展前途,。電渦流式位移傳感器由于它能進行非接觸式測量,適用于測量振動,、位移,,且耐油、污,,因此應用比較廣泛。電容式傳感器由于它分辨力高,、量程寬,、能進行非接觸或厚度測量,應用也比較廣泛,。在機床加工或自動控制上,,用光柵、感應同步器,、磁柵等位移傳感器,,它們的量程大、分辨力高,。但因它們使用安裝條件要求較高,,適用與機床的工件尺寸的加工。光電式位移傳感器的精度高,、可靠,,能進行非接觸測量,,能測量位移、小孔,、狹縫及細絲的直徑,,可用于瞄準,可制成機器人的“眼睛”,,隨著光敏器件性能的提高,,是有發(fā)展前途的。光纖式位移傳感器由于它的體積小,,抗干擾,、靈敏度高,也是很有發(fā)展前途的,。但由于它存在著某些技術問題,,還需繼續(xù)研究解決?;魻栃轿灰苽鞲衅麟m易受溫度影響,,但隨著半導體技術的發(fā)展,其性能將會進一步提高,。噴射式位移傳感器由于它是噴射氣體,,沒有電的元件,適用于易燃易爆環(huán)境,,避免爆炸然繞,,有它獨自的特點。但非線性大,,需要改進,。
綜合國內(nèi)、外各種形式位移傳感器的主要新能指標,,列與表1.2中(幾種典型的),。需指出的是,表中列出的性能指標,,不是針對某一個典型位移傳感器,,而是綜合國內(nèi)外性能指標而言的。
表1.2
原理 | 量程 | 精確度 | 線性度 | 分辨力 | 優(yōu)點 | 缺點 |
電阻式-電位器 | 1~300mm | ±0.1~1% | 0.01mm | 簡單,、穩(wěn)定 | 分辨力不高,、易磨損 | |
電阻式-電阻應變計 | 1-50mm | 0.1~0.5% | 0.1~0.5% | 1微應變 | 精確度高、線性好 | 量程受限制 |
電感式-差動電感 | 1~200mm | 0.2~1% | 0.1~1% | 0.01um | 量程大,、線性好,、分辨力高 | 有殘余電壓、精度受限制 |
電感式-變磁路氣隙 | 0.2~0.5mm | 1~3% | 1~3% | 1um | 靈敏度高 | 量程小,、精確度不高 |
電感式-差動變壓器 | 1~1000mm | 0.2~3% | 1~0.5% | 0.01um | 線性好,、分辨力高 | 有殘余電壓,、精度受限制 |
電渦流 | 1~100mm | 3% | 1~3% | 0.05um | 結構簡單、非接觸式測量,、耐油,、污、水 | 被測對象的材料不同,,靈敏度改變 |
光纖 | 0.5~5mm | 1~2% | 0.5~1% | 0.01um | 體積小,、靈???度高、抗干擾 | 量程受限制,、制造工藝要求高 |
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