位移傳感器的應用范圍廣泛,除了測量位移外,經過機械或力學原理的結構或聯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量為M的重塊和彈簧組成的系統,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的變化而實現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,產品的產量大。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,國內已有定型產品。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,目前國內已研制成高載頻(200KHz)的產品,它具有某些顯著特點,頗有發展前途。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,也是很有發展前途的。但由于它存在著某些技術問題,還需繼續研究解決。霍爾效應式位移傳感器雖易受溫度影響,但隨著半導體技術的發展,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、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 | 優點 | 缺點 |
電阻式-電位器 | 1~300mm | ±0.1~1% | 0.01mm | 簡單、穩定 | 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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