位移檢測技術(shù)課件

報告人：XXXXX年XX月XX日位移檢測技術(shù)簡介

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(目錄)發(fā)展?fàn)顩r分類性能比較

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、振動等物理量轉(zhuǎn)換為易于定量檢測、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。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,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,由電刷引出與滑動點(diǎn)電阻對應(yīng)的輸入變化。電刷由待測量位移部分拖動,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,如合成膜式、金屬膜式、導(dǎo)電塑料和導(dǎo)電玻璃釉電位器等。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,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0.1μm-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)變計、補(bǔ)償電阻和外殼。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,彈性電阻應(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)。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4.電感位移傳感器原理：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：0.1μm~0.01μm,1nm4.電感位移傳感器原理：利用傳感器線圈的電感變化來檢測位移變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時，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。電感位移傳感器分類：自感式和互感式1）自感式電感位移傳感器2）互感式類似變壓器，但開磁路，兩個次級線圈以差分方式工作，又稱差分變壓器。電感位移傳感器2）互感式類似變壓器，但開磁路，兩個次級線圈以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,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,同時產(chǎn)生了一沿波導(dǎo)絲方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)這個磁場與磁環(huán)(浮球)中的永久磁場相遇時,產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng),使波導(dǎo)絲發(fā)生扭動,產(chǎn)生扭動脈沖。這一扭動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,通過電子電路計算出兩脈沖起始和返回之間的時間差,即可精確測出被測的位置或位移。5.磁敏式位移傳感器磁敏式傳感器包含有磁致伸縮式、霍爾式磁敏式位移傳感器

磁致伸縮液位計測量容器液位示意圖磁敏式位移傳感器磁致伸縮液位計測量容器液位磁敏式位移傳感器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。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)6.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方向移動時,漫反射像也將移動,在CCD光敏面上的成像必將跟著移動位置,這樣即輸出不同的電信號，實(shí)現(xiàn)了位移信號到電信號的轉(zhuǎn)換。6.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間到接收換能器接收到發(fā)射波為止的這個時間間隔,就可以計算出位移或物位。7.超聲波位移傳感器它是利用超聲波在兩種介質(zhì)分界面上的反射各類傳感器性能比較類型測量范圍精確度線性度特點(diǎn)電位器式繞線式1mm~300mm0.1%±0.1%結(jié)構(gòu)簡單，使用簡單，存在摩擦和磨損非繞線式1mm~1000mm0.5%±0.5%分辨率低，噪聲大，機(jī)械結(jié)構(gòu)牢固電阻應(yīng)變式0.1μm~0.1mm＜2%0.1%~0.5%線性好，分辨率高。但對溫度敏感、測量范圍小自感式±25μm~±50mm0.1μm精度高、靈敏度高。但頻響低電容式1μm~10mm0.005%±1%分辨率高、易受溫度濕度變化影響光柵1μm~10m3μm/m分辨率高磁柵1m~20m5μm/m工作速度快激光式20m分辨率0.2μm各類傳感器性能比較類型測量范圍精確度線性度特點(diǎn)電位繞線式1m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。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、靈敏參考文獻(xiàn)

【1】劉焱，王燁.位移傳感器的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.[J]自動化技術(shù)與應(yīng)用，2013,32（6）：76-80.【2】昌學(xué)年,姚毅,閆玲.位移傳感器的發(fā)展及研究[J].計量與測試技