最常用的機(jī)電線性位置和位移傳感器可分為六種技術(shù)類型
最常用的機(jī)電線性位置和位移傳感器可分為六種基本技術(shù):電阻式、電容式、電感式、磁性、飛行時(shí)間和脈沖編碼。

1、電阻式傳感器或“電位器”(電位器的縮寫)是最著名和最常用的電阻式傳感器。它們使用移動(dòng)觸點(diǎn)滑動(dòng)固定電阻元件以產(chǎn)生電阻變化。作為分壓器連接到直流電源,與高阻抗負(fù)載一起使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生成比例的電壓輸出。電位器易于使用,相對(duì)經(jīng)濟(jì),幾乎不需要支持電子設(shè)備。但是,由于它們是接觸式器件,因此重復(fù)性差,滯后大,并且輸出趨于惡化由于磨損,特別是當(dāng)暴露于振動(dòng)時(shí),這使得它們對(duì)于需要長(zhǎng)期可靠性的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是不可接受的。
2、磁阻傳感器是罐上的非接觸式變體,使用移動(dòng)磁鐵,從而消除了磨損問(wèn)題。然而,它們通常會(huì)受到相對(duì)較大的溫度系數(shù)的影響,這在許多應(yīng)用中是不可接受的。磁阻式和電位器均可提供約0.1至20英寸(2.5至500毫米)的滿量程測(cè)量范圍。
3、電容式傳感器依靠?jī)蓧K板之間不斷變化的電容,一個(gè)固定,另一個(gè)自由移動(dòng),以檢測(cè)高達(dá)0.4英寸(10毫米)的線性位置變化。它們需要一些復(fù)雜的支持電子設(shè)備,并且容易受到濕度變化和極端溫度的影響。它們主要用于機(jī)械零件的短程尺寸測(cè)量,在這些應(yīng)用中,它們具有高分辨率和良好的精度。
4、電感式傳感器測(cè)量由通量集中元件的移動(dòng)引起的電感變化。它們可能是所有位置傳感器中用途最廣泛的,具有廣泛的操作特性。電感式傳感器是非接觸式的,本質(zhì)上是堅(jiān)固的,并且具有無(wú)限的分辨率和高重復(fù)性。它們通常用于需要長(zhǎng)期可靠性的地方,尤其是在惡劣和惡劣的環(huán)境中。當(dāng)不能容忍機(jī)械阻力時(shí),無(wú)接觸或無(wú)摩擦是很重要的。電感式傳感器有三種基本類型:LVDT(線性可變差動(dòng)變壓器)、LVRT(線性可變磁阻傳感器)和LVIT(線性可變電感傳感器)。所有這些都需要交流信號(hào)調(diào)節(jié)或支持電子設(shè)備,這些電子設(shè)備可能位于傳感器內(nèi)部,也可能放置在比傳感器所在位置更適合電子設(shè)備的環(huán)境中。
5、磁性傳感器或霍爾效應(yīng)傳感器產(chǎn)生的輸出電壓與附近由移動(dòng)磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。它們的溫度性能相對(duì)較差,但可以有效地用于成本最重要且溫度不是問(wèn)題的短距離位置傳感。當(dāng)運(yùn)動(dòng)小于一英寸(25毫米)時(shí),霍爾傳感器工作得最好。
6、飛行時(shí)間傳感器向移動(dòng)的目標(biāo)發(fā)出某種類型的波(通常是聲音或光)并測(cè)量接收目標(biāo)反射所需的時(shí)間。一種廣泛使用的飛行時(shí)間傳感器稱為MLDT(磁致伸縮線性位移傳感器),它使用移動(dòng)磁鐵在金屬波導(dǎo)中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)脈沖。脈沖以已知速度沿波導(dǎo)向下移動(dòng)到檢波器。通過(guò)測(cè)量傳輸時(shí)間,MLDT產(chǎn)生與磁體相對(duì)于探測(cè)器的位置成比例的輸出。它們對(duì)于較短的范圍來(lái)說(shuō)有些昂貴并且難以處理大沖擊,但磁致伸縮傳感器提供高分辨率、高重復(fù)性,并且在有限的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出良好的溫度穩(wěn)定性。MLDT特別適用于相對(duì)較長(zhǎng)的范圍,通常為6到120英寸。
7、脈沖編碼傳感器通常是增量傳感器,但也有一些絕對(duì)編碼器。它們以光學(xué)方式讀取玻璃刻度上的線性刻度或檢測(cè)鐵磁材料上均勻分布的磁極。它們以高精度生成準(zhǔn)數(shù)字輸出,主要用于運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、機(jī)器人、機(jī)床和其他可以適應(yīng)其相對(duì)脆弱性和高成本的應(yīng)用。然而,編碼器的有限頻率響應(yīng)使其最適合較慢的動(dòng)態(tài)應(yīng)用。測(cè)量距離范圍為6到60英寸(0.15到1.5 m)。


