位移检测技术课件

2.电阻应变式位移传感器
构成：测量杆、弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻 和外壳。
• 原理：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,并使附着其上的电阻应变计一起变形，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 . 1 μ m-0.1mm 之间, 测 量精度小于2%,线性度为0 .1%-0.5%。
位移检测技术简介
报告人：XXX XX年XX月XX日
Content (目录)
发展状 况
分类
性能比 较
位移传感器的发展状况
• 位移检测技术经过多年发展已经相当成熟, 各种位移传感器也 出现在人们的视野里。位移传感器的发展经历了两个阶段, 经 典位移传感器阶段和半导体位移传感器阶段。
• 20 世纪80 年代以前,人们以经典电磁学为理论基础,把不便于定 量检测和处理的位移、位置、液位、尺寸、流量、速度、振动 等物理量转换为易于定量检测、便于作信息传输与处理的电学 量；近年来,位移传感器种类繁多,应用领域不断扩大,同时有越 来越多的创新技术被运用到传感器中位移传感器技术已取得了 突破性进展。
线性好，分辨率高。但 对温度敏感、测量范围 小
精度高、灵敏度高。 但频响低
分辨率高、易受温度 湿度变化影响
分辨率高
工作速度快
分辨率0.2μm
各类传感器性能比较
每种位移传感器在结构、分辨率、精度、灵敏 度、测量范围、抗干扰能力等方面都有其特点。 因此，在实际工程设计中，我们要综合考虑各 方面的因素之后再选择最合适的传感器。
自感式 电容式 光栅 磁栅 激光式
±25μm~ ±50mm 1μm~10mm 1μm~10m 1m~20m 20m
精确度
0.1% 0.5%
＜2%
0.1 μm 0.005% 3μm/m 5μm/m
线性度
特点
±0.1% ± 0.5% 0.1%~0.5%
±1%
结构简单，使用简单， 存在摩擦和磨损
分辨率低，噪声大，机 械结构牢固
4.电感位移传感器
• 原理：利用传感器线圈的电感变化来检测位移变化
特点： 1）结构简单，工作可靠，寿命长，性能良好，适于恶 劣环境使用。 2)接触式测量； 3)频响不高，不适合高频测试 4)测量范围仅零点几毫米（测微仪） 5)线性度：0.5%，0.1%，0.05%，0.02%； 6)精确度：0.1μm~0.01μm,1nm
7.超声波位移传感器
它是利用超声波在两种介质分界面上的反射特性而 制作的。当已知从发射超声波脉冲开始时间到接收 换能器接收到发射波为止的这个时间间隔,就可以 计算出位移或物位。
各类传感ห้องสมุดไป่ตู้性能比较
类型
电位 器式
绕线式 非绕线式
测量范围
1mm~300mm 1mm~1000mm
电阻应变式
0.1μm~0.1mm
参考文献
【1】刘焱，王烨.位移传感器的技术发展现状与发展趋势.[J]自动化技术与应 用，2013,32（6）：76-80.
【2】昌学年,姚毅,闫玲.位移传感器的发展及研究[ J ] .计量与测试技 术,2009,36(9):42-44.
【3】王世峰，赵馨等.激光位移传感器数据采集技术[J].传感器与仪器仪表， 1008-0570(2008)02- 1- 0137- 03.
电感位移传感器
2）互感式
类似变压器，但 开磁路，两个次 级线圈以差分方 式工作，又称差 分变压器。
磁敏式位移传感器
磁致伸缩液位计测量容器液位示意图
6.光电式位移传感器
光电式位移传感器包含有光栅式、光纤式、激光式
激光位移传感器是基于激光光三角 原理设计和制造的。
如图所示, 由半导体激光机发出波 长为670nm 的激光光束, 经过发射 光学系统后会聚在被测物体表面, 形成漫反射。该漫反射像经过接收 光学系统后成像在CCD 上, 并被转 换成电信号。当被测面相对传感器 在Y 方向移动时, 漫反射像也将移 动, 在CCD 光敏面上的成像必将跟 着移动位置, 这样即输出不同的电 信号，实现了位移信号到电信号的 转换。
电阻应变式位移传感器
图1 一种电阻应变式直线位移传感器
3.电容式位移传感器
图2 电容式位移传感器示意图
原理：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。
优点：功率小、阻抗高、动态
特性好、可进行非接触测量等。
缺点：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。