1位移传感器

2020/4/25位移传感器位移传感器种类CONTENT位移传感器的简介与原理磁致伸缩位移传感器1.温度传感器简介与原理位移传感器又称为线性传感器，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。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。温度传感器的原理电位器式电阻应变式电感式电容式磁敏式光电式超声波位移传感器(1)电位器式电位器位移传感器分为绕线电位器和非绕线电位器两种:绕线电位器一般由电阻丝烧制在绝缘骨架上,由电刷引出与滑动点电阻对应的输入变化。电刷由待测量位移部分拖动,输出与位移成正比的电阻或电压的变化;常见的非线绕式电位器位移传感器是在绝缘基片上制成各种薄膜元件,如合成膜式、金属膜式、导电塑料和导电玻璃釉电位器等。(2)电阻应变式传感器是由弹性敏感元件和电阻应变片构成,当测量杆随试件产生位移时,弹性敏感元件在感受到测量杆变化而产生变形,其表面产生的应变与测量杆的位移成线性关系。这种传感器具有线性好、分辨率较高、结构简单和使用方便等特点,其位移测量范围较小,通常在0.1μm-0.1mm之间,测量精度小于2%,线性度为0.1%-0.5%。(3)电容式电容传感器通过位移来改变电容两个极板之间的距离,即将位移量转换成电容变化量进行测量的。它具有功率小、阻抗高、动态特性好、可进行非接触测量等优点;但是电容传感器存在寄生电容和分布电容,会影响测量精度,且常用的变隙式电容传感器存在测量量程小,存在非线性误差等缺点。一般使用极距变化型电容式位移传感器和面积变化型电容式位移传感器。(4)电感式电感式传感器利用电磁感应将被测位移转换成线圈的自感系数和互感系数的变化,再由电路转换为电压或电流的变化量输出,实现非电量到电量的转换。传感器分为自感式、互感式、电涡流式三种。电感式传感器具有灵敏度和分辨力高,能测出0.01微米的位移变化,传感器非线性误差可达0.05%-0.1%。2.温度传感器种类及特点根据运动方式直线位移传感器：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。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。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。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。根据型号特性•导电塑料位移传感器•金属玻璃铀位移传感器•金属膜位移传感器•磁敏式位移传感器•光电式位移传感器•磁致伸缩式位移传感器3.磁致伸缩位移传感器磁致伸缩现象及机理磁致伸缩现象是指铁磁晶体在外磁场中被磁化时，其长度尺寸及体积大小均发生变化，这一现象是由科学家JamesPrescott于1842年发现的，这种现象有3种表现形式：（1）纵向磁致伸缩，是指沿着外磁场方向尺寸大小的相对变化；（2）横向磁致伸缩，是指垂直于外磁场方向尺寸大小的相对变化；（3）体积磁致伸缩，是指铁磁体被磁化时其体积大小的相对变化。磁致伸缩现象及机理横向或纵向磁致伸缩统称为线磁致伸缩。磁致伸缩效应与磁化过程存在一定的关系，只有在铁磁体磁化达到饱和以后的顺磁过程中，体积磁致伸缩才能明显地表现出来。当在极化条件下，磁晶体在受到外界交变应力作用时，在其内部将产生一个交变的磁场。无论是哪一种磁致伸缩，都是可逆的。其中主要的应用最广泛的是纵向磁致伸缩效应，因此，一般所说的磁致伸缩都是指纵向磁致伸缩。磁致伸缩现象及机理磁致伸缩材料的主要特性有：（1）维拉里（Villari）效应：即逆磁致伸缩现象，是指给磁性体施加外力作用，其磁化强度发生变化，可用于制作磁致伸缩传感器。（2）焦耳（Joule）效应：磁性体被磁化时，其长度发生变化，可用来制作磁致伸缩制动器。（3）威德曼（Viedemann）效应：当有电流通过有适当磁路的磁性体时，磁性体发生扭曲变形，可用于扭转马达。（4）dE效应：杨氏模量随磁场变化而变化，可用于声延迟线。（5）Anti-Viedemann效应：使磁性体发生扭曲，且在二次线圈中产生电流，可用于扭转传感器。（6）Jump效应：当外加预应力时，磁致伸缩随外场而发生跃变式增加，磁化率相应改变。磁致伸缩位移传感器的构造位移传感器由两部分组成:一部分是套有活动磁铁的测量杆;另一部分是位于测量杆上端的测量电路。磁致伸缩位移传感器的结构如图1所示,图中磁致伸缩位移传感器主要包括以下几部分:波导丝、保护管套、移动磁铁、电路板部分。测量管是整个传感器的核心传感部分,这一部分又包括:偏置磁铁、波导丝、保护管套、末端衰减阻尼装置、非接触磁环、转换器输出。磁致伸缩位移传感器的原理磁致伸缩位移传感器工作过程基本上按如下3个环节进行：（1）转波应变脉冲的产生：当有瞬时电流脉冲通过磁致伸缩波导丝时，将产生一个环形磁场，该环形磁场与永久磁铁的纵向磁场叠加，产生一个螺旋磁场；由于磁致伸缩周向效应，该磁场在一定条件下将引起该波导丝磁化点瞬时扭转形变，而且扭转应变的程度只与周向的波动磁场有关。（2）扭转波的传播：扭转形变采用超声波的形式沿波导丝向两边传播。（3）扭转波的接受：利用逆磁致伸缩效应原理，用线圈把扭转应变转换成电压信号，然后测试线圈的电势值。磁致伸缩位移传感器的发展方向磁致伸缩位移传感器已向着测量距离长、测量精度高的方向发展。在材料方面,通过稀土超磁致伸缩材料的引入提高敏感材料的磁致伸缩效应,融合多种超磁致伸缩材料的制备方法获得成分均匀一致、强韧性、直径细小的敏感材料的制备技术、在电路方面,对于频率接近100MHz的不规则高速微弱信号进行放大、滤波和可靠的识别,并经过整形实现采集的相关软硬件技术以及高精度时间检测技术等先进的技术的突破,将使得位移传感器具有更优良的性能。未来采用模块化设计、模块化组装、数字化输出、抗强电磁干扰和温度检测补偿等技术,将使该类传感器成本大幅下降,性能显著提高,应用范围更加广泛。磁致伸缩位移传感器的应用(1)液位测量液位计出厂时按用户提供的上、下介质密度确定浮子重量,测量时浮子浮在界面上,所受浮力与重力相等,以此计算出界面位置。图1为磁致伸缩液位计测量容器液位示意图(2)在液压缸中的应用磁致伸缩位移传感器应用在需要对液压缸进行精确控制的场合,可以实现对液压缸位置进行测量,从而实现远程控制。图2为磁致伸缩测量装置。