位移传感器重点

1、位移传感器百科名片位移传感器位移传感器又称为线性传感器，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，位移传感器 超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。电感式位移传感器是一种属于金属感应的线性器件， 接通电源后，在开关的感应面 将产生一个交变磁场，当金属物体接近此感应面时，金属中则产生涡流而吸取了 振荡器的能量，使振荡器输出幅度线性衰减，然后根据衰减量的变化来完成无接 触检测物体的目的。目录简介原理信号处理专用集成电路分类主要特性参数常用传感器特性传感器市场发展前景 简介原理信号处理专用集成电路分类主要特性参数常用传感器特性传感器市场发展前景展开编辑本段简介电感式位移传感器具有

2、无滑动触点，工作时不受灰尘等非金属因素的 影响，并且低功耗，长寿命，可使用在各种恶劣条件下。位移传感器主要 应用在自动化装备生产线对模拟量的智能控制。位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量，位移的测量方式 所涉及的范围是相当广泛的。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器 来检测，大的位移常用 感应同步器、光栅、容栅、 磁栅等传感技术来测量。 其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高（目前分辨率最高的可达到纳米级）、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等 优点，在机床加工、检测仪表等行业中得到日益广泛 的应用。编辑本段原理计量光栅是利用光栅的 莫尔条纹现

3、象来测量位移的。“莫尔”原出于 法文Moire，意思是水波纹。几百位移传感器年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在一起时，将产生水波纹状花样； 如果薄绸子相对运动，则花样也跟着移动，这种奇怪的花纹就是莫尔条纹。 一般来说，只要是有一定周期的曲线簇重叠起来，便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种；按其作用原理又可分为辐射光栅和相位光栅；按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光 栅为例加以讨论。透射光栅尺上均匀地刻有平行的刻线即栅线，a为刻线宽，b为两刻线之间缝宽，W=a+b称为光栅栅距。目前国内常用的光栅每毫米刻成10、25、50、100、250条等线条。光栅的横向莫

4、尔条纹测位移，需 要两块光栅。一块光栅称为主光栅，它的大小与测量范围相一致；另一块 是很小的一块，称为指示光栅。为了测量位移，必须在主光栅侧加光源， 在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时，由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动，固定在指示光栅侧的光电元件，将光强 变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用，使得信号为 脉动信号。如图1 ,此信号是一直流信号和近视正弦的周期信号的叠加， 周期信号是位移x的函数。每当x变化一个光栅栅距 W信号就变化一个周 期，信号由b点变化到b点。由于bb =W故b点的状态与 b点状态完 全一样，只是在相位上增加了2n。编辑本段信号处理辨

5、向原理在实际应用中，位移具有两个方向，即选定一个方向后，位移有正负 之分，因此用一个位移传感器光电元件测定莫尔条纹信号确定不了位移方向。为了辨向，需要有n /2相位差的两个莫尔条纹信号。如图2，在相距1/4条纹间距的位置上安放两个光电元件，得到两个相位差 n /2的电信号uO1和u02，经过整形后得到两 个方波信号uO1和u02。光栅正向移动时uO1超前u02 90度，反向移动时u02超前u01 90度，故通过 电路辨相可确定光栅运动方向。细分技术随着对测量精度要求的提高，以栅距为单位已不能满足要求，需要采取适当的措施对莫尔条纹进行细分。所谓细分就是在莫尔条纹信号变化一个周期内，发出若干个 脉

6、冲，以减少脉冲当量。如一个周期内发出n个脉冲，则可使测量精度提高 n备，而每个脉冲相当于原来栅距的 1/n。由于细 分后计数脉冲频率提高了 n倍，因此也称n倍频。通常用的有两种细分方法：其一、直接细分。在相差1/4莫尔条纹间距的位置上安放两个光电元件，可得到两个相位差90。的电信号，用反相器反相后就得到四个依次相差90o的交流信号。同样，在两莫尔条纹间放置四个依次相距1/4条纹间距的光电元件，也可获得四个相位差90o的交流信号，实现四倍频细分。其二、电路细分。编辑本段专用集成电路四倍频专用集成电路 QA740210同时具有辨相和四倍频细分的功能，可 将两路正交的方波进行四倍频后产生两路加、减计

7、数信号，可送双时钟可逆计数器进行加、减计数，也可直接送微型计算机（包括单片机）进行数 据处理。1、特点:、数字化微分电路：4路微分信号脉宽由主频周期决定，因此，是一 致的，而且可在很大范围里方便地选择。、临界报警与过速报警两档速度提示：可在光栅运动速度接近极限值时给出临界报警信息，以便操作者及时控制光栅运动快慢。在速度超过 极限值时本电路将给出出错信息。、绝对零位控制：绝对零位的设置将给操作者带来许多方便，如故 障断电后的重新定位等。本电路有“到绝对零位开始计数”和“到绝对零 位停止计数”，以及“与绝对零位无关”三种工作模式。、片选：本电路设有片选端，可以构成多标数显系统。（5）、COM工艺：

8、输入输出的电压 电流与4000系列CMOS及LSTTL电路 兼容。编辑本段分类根据运动方式分类直线位移传感器原理：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。LT直线位移传感器：O广泛应用于注塑、机床及 机械加工等行业O无限分辨率O行程：50至900mmO 独立线性度：土 0

9、.05%O 位移速度达到：5m/s、10 m/s可选O工作温度：-30至+100CO多种电气连接方式O 保护等级：IP60 （IP65可选）角度位移传感器根据材质分类金属膜传感器、导电塑料传感器、光电式传感器、磁敏式传感器、 金属玻璃铀传感器、绕线传感器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。图1中的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

10、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。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

11、度变化越均 匀,霍耳电势与位移的关系越接近于线性。图2中是三种产生梯度磁场的磁系统：a系统的线性范围窄，位移 Z=0时，霍耳电势工0; b系统当Z2毫 米时具有良好的线性，Z=0时，霍耳电势=0; c系统的灵敏度高，测量范围小于1毫米。图中N、S分别表示正、负磁极。霍耳式位移传感器的惯性小、 频响高、工作可靠、寿命长，因此常用于将各种非电量转换成位移后再进 行测量的场合。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。编辑本段主要特性参

12、数标称阻值：电位器上面所标示的阻值。重复精度：此参数越小越好分辨率：位移传感器所能反馈的最小位移数值此参数越小越好导电塑料位移传感器分辨率为无穷小允许误差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻 值偏差，它表示电位器的精度。允许误差一般只要在 20%U内就符合要求，因为一般位移传感器是以分压的方式来使用，具体电阻的大小对传感器的数据采集没有影响线性精度：直线性误差此参数越小越好 寿命：导电塑料位移传感器都在 200万次以上.编辑本段常用传感器特性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

13、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。绕线位移传感器：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。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。金属膜

14、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。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，处理烦琐.编辑本段传感器市场发展前景咨询公司INTECHNOCONSULTING传感器市场报告显示，2008年全球传 感器市场容量为 506亿美元，预计2010年全球传感器市场可达 600亿美元以上。调查显示， 东欧、亚太区和 加拿大 成为传感器市场增长最快的地区， 而美国、德国、日本依旧是传感器市场分布最大的地区。就世界范

15、围而言， 传感器市场上增长最快的依旧是汽车市场，占第二位的是过程控制市场， 看好通讯市场前景。一些传感器市场比如 压力传感器、温度传感器、流量传感器、水平传 感器已表现出成熟市场的特征。流量传感器、压力传感器、温度传感器的 市场规模最大，分别占到整个传感器市场的21% 19%和14%。传感器市场的主要增长来自于无线传感器、MEMS（Micro-Electro-Mecha ni calSystems微机电系统）传感器、生物传感器等新兴传感器。其中，无线传感器在 2007-2010年复合年增长率 预计会超过 25%目前，全球的传感器市场在不断变化的创新之中呈现出快速增长的趋 势。有关专家指出，传感

16、器领域的主要技术将在现有基础上予以延伸和提 高，各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争也将日益激烈。 新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。数字激光位移传感器激光位移传感器可精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化，主 要应用于检测物的位移、厚度、振动、距离、直径等几何量的测量。按照测量原理，激光位移传感器原理分为激光三角测量法和激光回波 分析法，激光三角测量法一般适用于高精度、短距离的测量，而激光回波分 析法则用于远距离测量。1、激光三角测量法原理：激光发射器通过镜头将可见红色激光射向被测物体

17、表面，经物体反射 的激光通过接收器镜头，被内部的CCD线性相机接收，根据不同的距离，CCD线性相机可以在不同的角度下“看见”这个光点。根据这个角度及已知的激光和相机之间的距离，数字信号处理器就能计算出传感器和被测物体之间的距离。同时，光束在接收元件的位置通过模拟和数字电路处理，并 通过微处理器 分析，计算出相应的输出值，并在用户设定的模拟量窗口内,按比例输出标准数据信号。如果使用开关量输出，则在设定的窗口内导通， 窗口之外截止。另外，模拟量与开关量输出可独立设置检测窗口。贝特威拥有业界最为齐全的高精度激光三角测量传感器，最高分辨率 可以达到0.03um，最远检测距离可以达到5.4m,为高精度测量检测提供全面的解决方