位移传感器工作原理及应用
什么是位移传感器
位移传感器又称为线性传感器，把位移转换为电量的传感器。位移传感器是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量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，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。
位移传感器
位移传感器工作原理
1、电位器式位移传感器
原理电位器式位移传感器，它通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意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都可分别用作直线位移和角位移传感器。但是，为实现测量位移目的而设计的电位器，要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。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。
2、磁致伸缩位移传感器原理
它主要是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。由于在之前的文章中，皮卡中国小编已经为大家介绍了磁致伸缩位移传感器原理，在这里就不做赘述了。
具体工作原理请参考这篇文章：磁致伸缩位移传感器工作原理及应用
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位移传感器分类
位移传感器根据运动方式的不同可以分为以下两大类：
1、直线位移传感器
直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。将传感器用作分压器可最大限度降低对滑轨总阻值精确性的要求，因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。
位移传感器
2、角度位移传感器
角度位移传感器应用于障碍处理：使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。
原理非常简单：如果马达角度传感器构造运转，而齿轮不转，说明你的机器已经被障碍物给挡住了。此技术使用起来非常简单，而且非常有效；唯一要求就是运动的轮子不能在地板上打滑（或者说打滑次数太多），否则你将无法检测到障碍物。一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题，这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它：在驱动轮旋转的过程中，如果惰轮停止了，说明你碰到障碍物了。
位移传感器
位移传感器根据材质的不同分为以下两种方式：
1、霍耳式位移传感器
它的测量原理是保持霍耳元件（见半导体磁敏元件）的激励电流不变，并使其在一个梯度均匀的磁场中移动，则所移动的位移正比于输出的霍耳电势。磁场梯度越大，灵敏度越高；梯度变化越均匀，霍耳电势与位移的关系越接近于线性。
2、光电式位移传感器
它根据被测对象阻挡光通量的多少来测量对象的位移或几何尺寸。特点是属于非接触式测量，并可进行连续测量。光电式位移传感器常用于连续测量线材直径或在带材边缘位置控制系统中用作边缘位置传感器。
位移传感器
常见位移传感器特点
1、绕位移传感器
它是将康铜丝或镍铬合金丝作为电阻体，并把它绕在绝缘骨架上制成。绕线电位器特点是接触电 阻小，精度高，温度系数小，其缺点是分辨力差，阻值偏低，高频特性差。主要用作分压器、变阻器、仪器中调零和工作点等。
2、导电塑料位移传感器
用特殊工艺将DAP（邻苯二甲酸二稀丙脂）电阻浆料覆在绝缘机体上，加热聚合成电阻膜，或将DAP电阻粉热塑压在绝缘基体的凹槽内形成的实心体作为电阻体。特点是：平滑性好、分辩力优异耐磨性好、寿命长、动噪声小、可靠性极高、耐化学腐蚀。用于宇宙装置、导弹、飞机雷达天线的伺服系统等。
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3、金属玻璃铀位移传感器
用丝网印刷法按照一定图形，将金属玻璃铀电阻浆料涂覆在陶瓷基体上，经高温烧结而成。特点是：阻值范围宽，耐热性好，过载能力强，耐潮，耐磨等都很好， 是很有前途的电位器品种，缺点是接触电阻和电流噪声大。原文地址：http://www.pikacn.com/news/20156/2825.html
4、金属膜位移传感器
金属膜电位器的电阻体可由合金膜、金属氧化膜、金属箔等分别组成。特点是分辨力高、耐高温、温度系数小、动噪声小、平滑性好。
5、光电式位移传感器
消除了机械接触，寿命长、可靠性高，缺点：数字信号输出，处理繁琐。
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6、磁敏式位移传感器
消除了机械接触，寿命长、可靠性高，缺点：对工作环境要求较高。
位移传感器应用
由于位移传感器的应用领域非常广泛，小编就从以下的几种位移传感器来介绍。
1、激光位移传感器的应用
激光传感器常用于长度、距离、振动、速度、方位等物理量的测量，还可用于探伤和大气污染物的监测等。
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2、角度位移传感器的应用
系列倾角，角度传感器，距离传感器，加速度传感器，以及测量方位用的数字罗盘，电子罗盘和陀螺仪已经广泛的应用应用于石油，煤炭，钢铁，船舶，隧道，医疗设备，大坝，机械，物探仪器，地质，岩土，石油，矿山，管道，测斜导管，铁路、港口、水利、高层建筑等行业。角度传感器的典型应用场合地理: 山体滑坡，雪崩.民用: 大坝，建筑，桥梁，玩具，报警，运输工业：吊车，吊架，收割机，起重机，称重系统的倾斜补偿，沥青机.铺路机等。
火车：高速列车转向架和客车车厢的倾斜测。
量海事：纵倾和横滚控制，油轮控制，天线位置控制。
钻井：精确钻井倾斜控制。
机械：倾斜控制，大型机械对准控制，弯曲控制，起重机
军用：火炮和雷达调整，初始位置控制，导航系统，军用着陆平台控制。
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3、磁致伸缩位移传感器应用
磁致伸缩位移传感器广泛应用于石油、化工、制药、食品、饮料等行业，对各种液罐的液位进行计量和控制。作为位移传感器，它不但可以测量运动物体的直线位移，而且还可同时给出运动物体的速度模拟信号。
结语：位移传感器的种类有很多，不同的位移传感器的应用领域也各不相同，了解各种位移传感器的工作原理及应用领域，有利于人们挑选到更合适的位移传感器，进一步提高工作效率。