位移檢測技術(shù)

1、報(bào)告人：XXXXX年XX月XX日,位移檢測技術(shù)簡介,,,,Content (目錄),,發(fā)展?fàn)顩r,,分類,,性能比較,,位移傳感器的發(fā)展?fàn)顩r,位移檢測技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟, 各種位移傳感器也出現(xiàn)在人們的視野里。位移傳感器的發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段, 經(jīng)典位移傳感器階段和半導(dǎo)體位移傳感器階段。20 世紀(jì)80 年代以前,人們以經(jīng)典電磁學(xué)為理論基礎(chǔ),把不便于定量檢測和處理的位移、位置、液位、尺寸、流量、速度、振動(dòng)等物理量轉(zhuǎn)換為易于定量檢測

2、、便于作信息傳輸與處理的電學(xué)量；近年來,位移傳感器種類繁多,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,同時(shí)有越來越多的創(chuàng)新技術(shù)被運(yùn)用到傳感器中位移傳感器技術(shù)已取得了突破性進(jìn)展。,1.電位器位移傳感器,電位器位移傳感器分繞線電位器和非繞線電位器2 種: 1）繞線電位器一般由電阻絲燒制在絕緣骨架上,由電刷引出與滑動(dòng)點(diǎn)電阻對應(yīng)的輸入變化。電刷由待測量位移部分拖動(dòng),輸出與位移成正比的電阻或電壓的變化;2）非線繞式電位器位移傳感器是在絕緣基片上制成各種薄膜元件,如合成

3、膜式、金屬膜式、導(dǎo)電塑料和導(dǎo)電玻璃釉電位器等。,2.電阻應(yīng)變式位移傳感器,原理：當(dāng)測量桿隨試件產(chǎn)生位移時(shí),彈性敏感元件在感受到測量桿變化而產(chǎn)生變形,并使附著其上的電阻應(yīng)變計(jì)一起變形，其表面產(chǎn)生的應(yīng)變與測量桿的位移成線性關(guān)系。這種傳感器具有線性好、分辨率較高、結(jié)構(gòu)簡單和使用方便等特點(diǎn), 其位移測量范圍較小, 通常在0 . 1 μ m-0.1mm 之間, 測量精度小于2%,線性度為0 .1%-0.5%。,構(gòu)成：測量桿、彈性敏感元件、電阻應(yīng)

4、變計(jì)、補(bǔ)償電阻 和外殼。,電阻應(yīng)變式位移傳感器,圖1 一種電阻應(yīng)變式直線位移傳感器,3.電容式位移傳感器,,圖2 電容式位移傳感器示意圖,原理：電容傳感器通過位移來改變電容兩個(gè)極板之間的距離, 即將位移量轉(zhuǎn)換成電容變化量進(jìn)行測量的。優(yōu)點(diǎn)：功率小、阻抗高、動(dòng)態(tài)特性好、可進(jìn)行非接觸測量等。缺點(diǎn)：存在寄生電容和分布電容, 會(huì)影響測量精度, 且常用的變隙式電容傳感器存在測量量程小, 存在非線性誤差等缺點(diǎn)。,4.電感位移

5、傳感器,原理：利用傳感器線圈的電感變化來檢測位移變化,特點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，壽命長，性能良好，適于惡 劣環(huán)境使用。 2)接觸式測量； 3)頻響不高，不適合高頻測試 4)測量范圍僅零點(diǎn)幾毫米（測微儀） 5)線性度：0.5%，0.1%，0.05%，0.02%； 6)精確度：0.1μ

6、m~0.01μm,1nm,電感位移傳感器,分類：自感式和互感式,1）自感式構(gòu)成：線圈、鐵芯、銜鐵原理： 銜鐵隨被測量上下移動(dòng)時(shí)， 磁路磁阻隨之變化，引起線 圈電感量變化，然后由測量 電路轉(zhuǎn)換成與位移成比例的 電量輸出。,電感位移傳感器,2）互感式,類似變壓器，但開磁路，兩個(gè)次級線圈以差分方式工作，又稱差分變壓器。,5.磁敏式位移傳感器,磁敏式傳感器包含有磁致伸縮式、霍爾式、磁柵式、感應(yīng)同步器。,1）磁致

7、伸縮式,磁致伸縮線性位移(液位)傳感器主要由測桿、電子倉和套在測桿上的非接觸的磁環(huán)(浮球)組成。測桿內(nèi)裝有磁致伸縮線( 波導(dǎo)絲) 。工作時(shí), 由電子倉內(nèi)的電子電路產(chǎn)生一起始脈沖, 此起始脈沖在波導(dǎo)絲中傳輸時(shí), 同時(shí)產(chǎn)生了一沿波導(dǎo)絲方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)這個(gè)磁場與磁環(huán)( 浮球) 中的永久磁場相遇時(shí),產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng), 使波導(dǎo)絲發(fā)生扭動(dòng), 產(chǎn)生扭動(dòng)脈沖。這一扭動(dòng)脈沖被安裝在電子倉內(nèi)的拾能機(jī)構(gòu)所感知并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流脈沖, 通過電子電路計(jì)算出

8、兩脈沖起始和返回之間的時(shí)間差, 即可精確測出被測的位置或位移。,磁敏式位移傳感器,磁致伸縮液位計(jì)測量容器液位示意圖,磁敏式位移傳感器,2）磁柵式,磁柵式位移傳感器是一種測量位移的數(shù)字傳感器, 它是在非磁性體的平整面上鍍一層磁性薄膜, 并用錄制磁頭沿長度方向按一定的節(jié)距K 錄上磁性刻度線而構(gòu)成的, 因此又把磁柵稱為磁尺。磁柵可分為單面型直線磁柵、同軸型直線磁柵和旋轉(zhuǎn)型磁柵等。磁柵主要用于大型機(jī)床和精密機(jī)床的位置或位移量的檢測元件。,6.

9、光電式位移傳感器,光電式位移傳感器包含有光柵式、光纖式、激光式,激光位移傳感器是基于激光光三角原理設(shè)計(jì)和制造的。如圖所示, 由半導(dǎo)體激光機(jī)發(fā)出波長為670nm 的激光光束, 經(jīng)過發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)后會(huì)聚在被測物體表面, 形成漫反射。該漫反射像經(jīng)過接收光學(xué)系統(tǒng)后成像在CCD 上, 并被轉(zhuǎn)換成電信號。當(dāng)被測面相對傳感器在Y 方向移動(dòng)時(shí), 漫反射像也將移動(dòng), 在CCD 光敏面上的成像必將跟著移動(dòng)位置, 這樣即輸出不同的電信號，實(shí)現(xiàn)了位移信號到電

10、信號的轉(zhuǎn)換。,7.超聲波位移傳感器,,它是利用超聲波在兩種介質(zhì)分界面上的反射特性而制作的。當(dāng)已知從發(fā)射超聲波脈沖開始時(shí)間到接收換能器接收到發(fā)射波為止的這個(gè)時(shí)間間隔,就可以計(jì)算出位移或物位。,各類傳感器性能比較,各類傳感器性能比較,,每種位移傳感器在結(jié)構(gòu)、分辨率、精度、靈敏度、測量范圍、抗干擾能力等方面都有其特點(diǎn)。因此，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，我們要綜合考慮各方面的因素之后再選擇最合適的傳感器。,參考文獻(xiàn),,【1】劉焱，王燁.位移傳感器的技術(shù)