位移传感器
位移传感器
差动变压器式电感传感器是常用的互感型传感器，其结构形式有 多种，以螺管形应用较为普遍，其结构及工作原理如图3-7（a）、（b） 所示。传感器主要由线圈、铁心和活动衔铁三个部分组成。线圈包括一 个初级线圈和两个反接的次级线圈，当初级线圈输入交流激励电压时， 次级线圈将产生感应电动势e1和e2。由于两个次级线圈极性反接，因此 传感器的输出电压为两者之差，即ey=e1-e2。活动衔铁能改变线圈之 间的耦合程度。输出ey的大小随活动衔铁的位置而变。当活动衔铁的位 置居中时，即e1=e2，ey=0；当活动衔铁向上移时，即e1> e2 ， ey>0；当活动衔铁向下移时，即e1< e2 ，ey<0。活动衔铁的位置往 复变化，其输出电压ey，也随之变化，输出特性如图3-7（c）所示。
2. 数字式位移传感器 数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同
特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输 出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲
就可以统计位移的尺寸。下面主要以光栅传感器和感应同步器来介绍数 字式传感器的工作原理。 1）光栅位移传感器
光栅是一种新型的位移检测元件，有圆光栅和直线光栅两种。它 的特点是测量精确高（可达±1um）、响应速度快和量程范围大（一般 为1—2m，连接使用可达到10m）等。
光栅由标尺光栅和指示光栅组成，两者的光刻密度相同，但体长相 差很多，其结构如图3-8所示。
光栅条纹密度一般为每毫米25，50，100，250条等。把指示光 栅平行地放在标尺光栅上面，并且使它们的刻线相互倾斜一个很小的角 度 ，这时在指示光栅上就出现几条较粗的明暗条纹，称为莫尔条纹。
位移传感器
位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。
在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。
按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。
模拟式又可分为物性型和结构型两种。
位移传感器的主要分类根据运动方式直线位移传感器：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。
角度位移传感器：角度位移传感器应用于障碍处理：使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。
原理非常简单：如果马达角度传感器构造运转，而齿轮不转，说明你的机器已经被障碍物给挡住了。
此技术使用起来非常简单，而且非常有效；唯一要求就是运动的轮子不能在地板上打滑（或者说打滑次数太多），否则你将无法检测到障碍物。
一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题，这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它：在驱动轮旋转的过程中，如果惰轮停止了，说明你碰到障碍物了。
根据材质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。
位移传感器原理与分类
位移传感器原理与分类一、工作原理1.电阻式位移传感器：电阻式位移传感器通过电阻变化的方式测量位移。
一种常见的电阻式传感器是电位计，它借助电位计棒的旋转或滑动来改变电阻值，通过测量电阻值的变化来得到位移信息。
2.容量式位移传感器：容量式位移传感器是利用物体移动时电容量的变化来测量位移的。
当测量物体靠近或远离电容的一个极板时，电场线密度会发生变化，从而改变电容量。
常见的容量式位移传感器有平行板电容器和轴向电容器。
3.感应式位移传感器：感应式位移传感器通过感应物体相对电感元件改变的方式来测量位移。
当物体靠近或远离感应线圈时，感应电势会发生变化，从而能够得到位移信息。
感应式位移传感器常用于测量非接触的位移。
4.光电式位移传感器：光电式位移传感器通过光信号的接收和转换来测量位移。
它通常由一对光电二极管（光源和光接收器）组成，当物体移动时阻挡或透过光源和光接收器之间的光线，从而产生电信号进行位移测量。
二、分类1.接触式位移传感器：接触式位移传感器需要物体与传感器之间有物理接触，通过物体的接触或压力来测量位移。
例如，机械式微调电阻可以通过旋转旋钮改变电阻值，从而测量位移。
2.非接触式位移传感器：非接触式位移传感器可以实现物体与传感器之间的无接触测量。
这种传感器常用于需要高精度和高速度的应用。
例如，磁性编码器可以通过感应物体对磁场的变化来测量位移。
3.绝对位移传感器：绝对位移传感器能够直接测量物体的绝对位置，无需参考点。
它能够提供准确的位移信息，在断电后也能够保留位移值。
常见的绝对位移传感器有光栅尺和霍尔效应传感器。
4.相对位移传感器：相对位移传感器只能测量物体相对于参考点的移动，无法给出绝对位置。
相对位移传感器通常需要初始化或标定，以确定参考点。
例如，编码器能够通过计数脉冲的方式测量物体相对于起始点的移动。
总之，位移传感器通过不同的工作原理和分类方式实现位移测量。
根据实际应用需求，选择合适类型的位移传感器可以提供准确的位移信息，满足各种工业和科技领域对位移测量的要求。
位移传感器的工作原理
位移传感器的工作原理位移传感器是一种用于测量物体位置变化的装置，它能够将物体的位移转换为电信号输出，从而实现对物体位移的测量和监控。
位移传感器在工业自动化、机械制造、航空航天等领域都有着广泛的应用，其工作原理是通过不同的传感原理实现的。
1. 电阻式位移传感器。
电阻式位移传感器是一种常用的位移测量装置，它利用材料的电阻随位移的变化而变化的特性来实现测量。
其工作原理是通过将电阻传感器与测量物体相连，当测量物体发生位移时，电阻传感器的电阻值会随之改变，从而产生与位移相关的电信号输出。
这种传感器结构简单、成本低廉，但精度较低，适用于一些对精度要求不高的场合。
2. 容量式位移传感器。
容量式位移传感器是利用电容的变化来实现位移测量的装置，其工作原理是通过将传感电极与被测物体相连，当被测物体发生位移时，传感电极与被测物体之间的电容值会发生变化，从而产生与位移相关的电信号输出。
这种传感器具有较高的精度和灵敏度，适用于对测量精度要求较高的场合。
3. 感应式位移传感器。
感应式位移传感器是利用感应原理来实现位移测量的装置，其工作原理是通过将传感线圈与被测物体相连，当被测物体发生位移时，传感线圈中的感应电流会发生变化，从而产生与位移相关的电信号输出。
这种传感器具有较高的抗干扰能力和可靠性，适用于一些对环境要求较高的场合。
4. 光电式位移传感器。
光电式位移传感器是利用光电效应来实现位移测量的装置，其工作原理是通过将光源和光电探测器与被测物体相连，当被测物体发生位移时，光源和光电探测器之间的光线强度会发生变化，从而产生与位移相关的电信号输出。
这种传感器具有较高的分辨率和稳定性，适用于对测量精度要求较高的场合。
总的来说，位移传感器的工作原理是通过将传感器与被测物体相连，利用不同的物理效应来实现对被测物体位移的测量和监控。
不同类型的位移传感器具有不同的特点和适用范围，可以根据实际需求选择合适的传感器进行应用。
随着科技的不断进步，位移传感器的测量精度和稳定性将会不断提高，为各个领域的应用提供更加可靠和精准的位移测量技术。
位移传感器的原理和应用
位移传感器的原理和应用
一、原理
1.接触式位移传感器原理：
接触式位移传感器通过机械接触的方式测量物体的位移。
常见的接触式位移传感器有滑动变阻器、电容变阻器、电感变阻器等。
这类传感器通过物体位移引起电阻、电容、电感元件的变化，从而测量位移。
2.非接触式位移传感器原理：
非接触式位移传感器通过无需物理接触的方式测量物体的位移。
常见的非接触式位移传感器有光电编码器、激光位移传感器、电磁感应位移传感器等。
这类传感器利用光学、电磁或其他无线技术测量位移。
二、应用
1.汽车工业：
在汽车制造中，位移传感器被广泛应用于测量车辆悬挂、翘曲、变形等情况，以提高车辆的安全性和驾驶舒适度。
例如，车辆的悬架系统中使用位移传感器测量悬挂裙的位移来调节车身的高度。
2.机械设备：
在机械制造过程中，位移传感器被广泛应用于测量机械元件的位移和变形，以确保机械设备的正常运行和精度。
例如，机床加工过程中使用位移传感器来实时监测工件位置，以确保加工质量。
3.工业自动化：
4.航空航天：
5.医疗领域：
总结：
位移传感器通过测量物体的位移，提供了在许多领域中实时定位、控
制和监测的重要数据。
无论是接触式还是非接触式，这些传感器都在汽车、机械设备、工业自动化、航空航天和医疗等领域发挥着重要的作用。
位移
传感器的发展不断推动着现代科技和工程的进步。
位移传感器
位移传感器一、简介位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。
在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。
按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。
模拟式又可分为物性型和结构型两种。
常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。
数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。
这种传感器发展迅速，应用日益广泛。
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。
二、工作原理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。
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。
位移传感器原理
位移传感器原理
位移传感器是一种用于测量物体位置变化的设备。
它基于许多不同的物理原理来实现测量，其中包括电磁、机械和光学原理。
一种常见的位移传感器是电容传感器。
它包括两个电极，其中一个固定在参考点上，另一个则被测量物体所连接。
当物体相对于参考点发生位移时，电极之间的电容值也会相应变化，从而提供了相对位移的测量。
另一种常用的位移传感器是电感传感器。
它利用物体与线圈之间的磁场相互作用来测量位移。
当物体相对于线圈发生位移时，线圈的感应电压也会发生变化，通过测量这个变化，就可以确定物体的位移。
此外，压阻式传感器也可以用来测量位移。
它由一层感应电阻和一个活动导体组成。
当物体发生位移时，活动导体压在感应电阻上，从而改变了电阻值。
通过测量电阻值的变化，就可以获得位移的信息。
光电传感器是另一种常见的位移传感器。
它利用光的特性来实现测量。
传感器发射光束，并通过测量光束反射或透过物体的程度来确定位移的大小。
总之，位移传感器通过不同的物理原理来实现对位移的测量，包括电容、电感、电阻和光学原理。
通过适当选择传感器类型和合适的测量方法，可以实现准确的位移测量。
位移传感器工作原理
位移传感器工作原理1. 引言位移传感器是一种广泛应用于工业领域的传感器，用于测量物体在空间中的位置变化。
它能够将物体的位移转化为电信号，从而实现对物体位移的精确测量。
本文将介绍位移传感器的工作原理以及常见的类型和应用。
2. 工作原理位移传感器的工作原理基于测量物体相对于参考点的位移或移动距离。
常见的位移传感器工作原理包括电阻式、电感式和光电式等。
2.1 电阻式位移传感器电阻式位移传感器是最常见的一种类型。
它通过测量物体位移时引起的电阻值变化来实现测量。
传感器由一个导电材料形成的电阻元件组成，通常是一条细长的导线。
当物体移动时，它会接触到导线上的电阻元件，改变导电材料的电阻值。
传感器测量这些电阻值的变化，并将其转化为输入电信号，进而实现位移测量。
2.2 电感式位移传感器电感式位移传感器利用物体位移时引起的电感值变化来进行测量。
它由一个线圈和一个心脏型铁芯组成。
当物体靠近或远离线圈时，线圈中的电感值会发生变化。
传感器检测并测量这些电感值的变化，并将其转化为位移信号。
2.3 光电式位移传感器光电式位移传感器是一种基于光学原理的传感器。
它使用光的传播特性来测量物体的位移。
传感器由一个发光二极管和一个接收器（如光敏电阻或光敏二极管）组成。
发光二极管发出光束，当物体位移时，光束会射到接收器上。
传感器测量接收到的光强度变化，并将其转化为位移信号。
3. 常见类型除了上述提到的电阻式、电感式和光电式位移传感器，还有一些其他常见的类型。
3.1 压电式位移传感器压电式位移传感器是一种利用压电效应进行测量的传感器。
当施加压力或力矩到压电器件上时，会产生电荷累积或电场变化，从而使得输出电信号与位移相关。
3.2 超声波位移传感器超声波位移传感器使用声波波束的传输和接收来测量物体的位移。
它通常由一个发射器和一个接收器组成。
发射器发出的声波波束射到物体上，并被接收器接收。
传感器测量声波的传播时间并计算出物体的位移。
4. 应用领域位移传感器在工业领域有着广泛的应用。
位移传感器
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，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归于金属感应的线性器材，接通电源后，在开关的感应面将发作一个交变磁场，当金属物体挨近此感应面时，金属中则发作涡流而汲取了振动器的能量，使振动器输出崎岖线性衰减，然后依据衰减量的改动来完毕无触摸查看物体的意图。
电感式位移传感用具有无滑动触点，作业时不受尘土等非金属要素的影响，并且低功耗，长寿数，可运用在各种恶劣条件下。
位移传感器首要运用在主动化配备出产线对仿照量的智能操控。
位移是和物体的方位在运动进程中的移动有关的量，位移的丈量办法所触及的计划是恰当广泛的。
小位移一般用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来查看，大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技能来丈量。
其间光栅传感器因具有易完毕数字化、精度高（如今分辩率最高的可抵达纳米级）、抗搅扰才干强、没有人为读数差错、设备便当、运用牢靠等利益，在机床加工、查看外表等作业中得到日益广泛的运用。
原理计量光栅是运用光栅的莫尔条纹景象来丈量位移的。
莫尔原出于法文Moire，意思是水波纹。
几百年前法国丝绸工人发现，当两层薄丝绸叠在逐个同，将发作水波纹状把戏；假定薄绸子相对运动，则把戏也跟着移动，这种古怪的斑纹便是莫尔条纹。
一般来说，只需是有必定周期的曲线簇堆叠起来，便会发作莫尔条纹。
计量光栅在实习运用上有透射光栅和反射光栅两种；按其效果原理又可分为辐射光栅和相位光栅；按其用处可分为直线光栅和圆光栅。
下面以透射光栅为例加以议论。
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。
如今国内常用的光栅每毫米刻成十、25、50、十0、250条等线条。
光栅的横向莫尔条纹测位移，需求两块光栅。
一块光栅称为主光栅，它的巨细与丈量计划相一同；另一块是很小的一块，称为指示光栅。
位移传感器的原理及分类解析
位移传感器的原理及分类解析1.电阻位移传感器：使用电阻元件的电阻值随位移改变的原理进行测量。
常见的类型有电位器和应变片。
2.容抗位移传感器：使用电容器的电容值随位移改变的原理进行测量。
常见的类型有平行板电容器和微妙电容器。
3.磁敏位移传感器：利用磁敏材料的磁场强度随位移改变的原理进行测量。
常见的类型有霍尔效应传感器和磁电阻传感器。
4.光电位移传感器：利用光电二极管或光敏电阻的光强随位移改变的原理进行测量。
常见的类型有光电编码器和光栅尺。
5.超声波位移传感器：利用超声波传感器发射和接收超声波的时间差来计算位移。
常见的类型有超声波测距模块和超声波回波测距传感器。
6.激光位移传感器：利用激光束照射到目标物体上后反射回来的光的位移来计算位移。
常见的类型有激光测距仪和激光位移传感器。
1.绝对位移传感器：能够直接测量物体的绝对位置或位移，不需要进行参考点或起始位置的校准。
例如，线性位移传感器和角度传感器。
2.相对位移传感器：只能测量物体相对于初始位置的位移，需要进行参考点或起始位置的校准。
例如，编码器和增量式位移传感器。
3.接触式位移传感器：需要物体与传感器之间有直接接触才能进行测量。
例如，机械式测微计和针尖感应式传感器。
4.非接触式位移传感器：无需与物体直接接触，可以通过传感器与物体之间的电磁、光学或声波信号进行测量。
例如，光电位移传感器和激光位移传感器。
5.数字式位移传感器：输出信号为数字信号，通常采用数字接口进行数据传输和处理。
例如，数字式光电编码器和数字式线性位移传感器。
6.模拟式位移传感器：输出信号为模拟信号，通常采用电压或电流形式进行传输。
例如，电位器和应变片。
位移传感器工作原理
位移传感器工作原理位移传感器是一种常用的传感器，它可以测量物体的位移或位置，并将这些信息转换为电信号输出。
位移传感器的工作原理基本上是通过测量物体相对于传感器位置的变化来实现的。
下面将详细介绍位移传感器的工作原理。
位移传感器通常由一个传感器元件和一个信号处理器组成。
传感器元件通常是一种能够感知物体位置变化的装置，例如光电传感器、电容传感器、压电传感器等。
当物体移动时，传感器元件会感知到这种变化并产生相应的信号。
传感器元件产生的信号会被送往信号处理器进行处理。
信号处理器会将传感器元件产生的信号转换为数字信号或模拟信号，以便进一步处理或输出。
通过信号处理器的处理，我们可以获得物体的准确位移信息。
除了上述基本原理外，位移传感器的工作原理还与具体的传感器类型有关。
不同类型的位移传感器采用不同的原理来实现位移测量。
例如，光电传感器通过测量光线的反射或透射来实现位移测量，而电容传感器则通过测量电容的变化来实现位移测量。
位移传感器的工作原理还与传感器的工作环境有关。
在一些特殊的工作环境中，传感器可能会受到温度、湿度、压力等因素的影响，从而影响传感器的测量精度和稳定性。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体的工作环境选择合适的位移传感器，并进行相应的校准和调试。
总的来说，位移传感器的工作原理是通过测量物体相对于传感器位置的变化来实现的。
传感器元件感知物体位置的变化并产生信号，信号经过信号处理器处理后输出位移信息。
不同类型的位移传感器采用不同的原理来实现位移测量，而传感器的工作环境也会影响传感器的工作效果。
通过了解位移传感器的工作原理，我们可以更好地理解和应用这种常用的传感器。
位移传感器有哪些类型
位移传感器有哪些类型位移传感器是通过测量物体的位移或位置来确定物体运动状态的一种传感器。
位移传感器应用广泛，其种类也很多。
本文将为您介绍位移传感器的几种类型。
1. 电阻式位移传感器电阻式位移传感器是一种使用电阻来测量位移的传感器。
它基于金属电阻材料或半导体梯度材料的电阻变化进行测量，从而获得物体的位移信息。
常用的有电位器、半导体应变计、差分电容式位移传感器。
电阻式位移传感器的优点在于其成本较低、响应速度快、精度高和长寿命等。
但由于受到电磁干扰、温度变化等环境因素的影响，其测量稳定性可能较差。
2. 光学式位移传感器光学式位移传感器通过测量光的特性来测量物体的位移。
它们操作原理为将光转换成电信号，再通过这些信号来测量物体的位置。
常用的有激光干涉仪、激光位移计、线性变压器等。
光学式位移传感器具有精度高、测量范围广等优点。
但对于光线的反射和折射效果较敏感，需要准备较好的环境，另外价格较高。
3. 磁性位移传感器磁性位移传感器是利用磁场感应来测量被测物体位移的传感器。
通过利用磁力传感器感应的磁场在传感器运动时产生的变化，可获得被测物体的位移信息。
常用的有磁致伸缩位移传感器、霍尔式磁感应位移传感器。
磁性位移传感器的优点在于测量范围广、抗干扰能力较强、精度高。
但由于磁场易受外界扰动影响，因此其测量精度和稳定性方面还存在一些问题。
4. 声波位移传感器声波位移传感器是一种利用声波特性进行测量的传感器。
它们利用声波信号的反射或传播速度的变化，来测量物体的长度、位移或是速度等物理量。
常用的有超声波位移传感器、声速计等。
声波位移传感器具有高精度、测量速度快等优点。
但在测量过程中受到声波在不同介质中传播的影响，如果位置不当，易受到外界干扰。
5. 容量式位移传感器容量式位移传感器是一种基于两个电极间电量变化的测量方式。
这种传感器通过测量电容器内两个电极之间的电容值的变化来测量物体的位移。
常用的有平行板电容式位移传感器、恒定误差板移位传感器等。
位移传感器工作原理
位移传感器工作原理
位移传感器是一种用于测量物体位置和位移的装置。
它们基于不同的工作原理来实现测量，常见的工作原理包括电阻式、电感式、电容式、光电式和声波式。
下面分别介绍这些工作原理。
电阻式位移传感器是通过测量电阻的变化来检测位移的。
它们通常由一个电阻元件组成，当物体移动时，电阻的值会随之改变。
通过测量电阻的变化，可以确定物体的位移。
电感式位移传感器利用物体位置改变时，磁场的变化来测量位移。
它们由嵌入在传感器内部的线圈和磁铁组成。
当物体相对于传感器移动时，线圈中的电感值会改变。
通过测量电感值的变化，可以确定物体的位移。
电容式位移传感器是通过测量电容的变化来测量位移的。
它们由两个平行的电极组成，当物体移动时，电容的值会改变。
通过测量电容的变化，可以确定物体的位移。
光电式位移传感器是通过光电转换来测量位移的。
它们由一个光源和一个光敏器件组成。
当物体移动时，光线会被遮挡或反射，进而改变光敏器件的信号。
通过测量光敏器件的信号变化，可以确定物体的位移。
声波式位移传感器利用声波的反射来测量位移。
它们通过发射声波信号，并接收反射回来的声波信号。
当物体移动时，声波的传播时间会改变。
通过测量声波传播时间的变化，可以确定物体的位移。
总体来说，这些位移传感器利用不同的物理原理来实现位移的测量，通过测量传感器信号的变化，可以确定物体的位置和位移。
位移传感器资料
第4章 位移、物位传感器
图4-10 莫尔条纹
24
W
θ
主光
栅
莫尔条纹演示
第4章 位移、物位传感器
B W /
指示 光栅
25
B 2
W 4
Cot
2
W 4
cos
2
sin
2
lim cos 1
0
2
lim sin 0 2 2
B
W 2
1
2
W
K B 1
W
第4章 位移、物位传感器
图4-10 莫尔条纹
26
K B 1
21
４.2 光栅位移传感器
用玻璃制成的 光栅称为透射 光栅，它是在 透明玻璃上刻 出大量等宽等 间距的平行刻 痕，每条刻痕 处是不透光的， 而两刻痕之间 是透光的
第4章 位移、物位传感器
22
用不锈钢制成 的光栅称为反 射式光栅
第4章 位移、物位传感器
23
4.2.2 光栅位移传感器的工作原理— 莫尔条纹
并将电阻体的b端接地，则变阻器和
分压器的输出:
R Ux I L x
若在分压器的两端施加电压 U
电阻体b端接地，则分压器输出电压:
第4章 位移、物位传感器
Ux
U L
x
图4-1 电位器结构
11
4.1 电位器式位移传感器
由上可见，电位器的输出信号均与电刷的位移量成比例， 实现了位移与输出电信号的对应转换关系。因此，这类
直线位移型
按结构形式 角位移型
电
位 器 式 传
按工艺特点
线绕式 非线绕式
感 器
绕线式电位器
合成膜电位器
金属膜电位器 按制作材料 导电塑料电位器
位移传感器的原理及应用
位移传感器的原理及应用位移传感器（Displacement Sensor）是一种可以测量物体位置或位置改变的装置。
它通过将位置信息转换为电信号来实现对位移的测量。
位移传感器具有许多运用领域，包括工业自动化、机械工程、机器人技术等。
本文将详细介绍位移传感器的原理及应用。
1.电阻位移传感器：电阻位移传感器利用电阻值随物体位移的变化来测量位移。
其基本原理是通过测量电阻值变化来确定物体位置。
常见的电阻位移传感器包括电阻条、压阻传感器等。
2.容差位移传感器：容差位移传感器也称为电容式位移传感器。
它通过测量电容值的变化来检测物体位置。
容差位移传感器通常由两个电极组成，当物体靠近或远离电极时，电容值会发生变化。
3.光学位移传感器：光学位移传感器利用光电效应来测量位移。
它通过发射光束并利用光电二极管来测量反射光的位置或强度变化来检测物体位置的变化。
4.磁性位移传感器：磁性位移传感器利用磁场的变化来测量位移。
它通过测量磁场强度的变化来确定物体位置。
常见的磁性位移传感器包括霍尔传感器和磁电传感器等。
5.声波位移传感器：声波位移传感器通过测量声波的传播时间来确定物体位置。
它利用声波在空气中传播的特性来进行测量。
1.工业自动化：位移传感器被广泛应用于工业自动化系统中，用于测量和控制机器人、生产线等设备的位移和位置。
它可以实现精确的位置控制和定位，提高生产效率和质量。
2.机械工程：位移传感器在机械工程中用于测量机器零件的位移和位置，以及检测机械运动中的振动和冲击。
它可以帮助优化机械设计和维修，提高机械系统的性能和可靠性。
3.汽车工业：位移传感器在汽车工业中用于测量车辆零件的位移和位置，如悬挂系统、转向系统、刹车系统等。
它可以监测汽车零件的磨损和变形，提供安全稳定的驾驶体验。
4.医疗科学：位移传感器在医疗科学中用于测量人体器官的位移和位置。
它可以帮助医生进行准确的医学诊断和手术操作，提高治疗效果和患者生活质量。
5.环境监测：位移传感器在环境监测中用于测量地震、地表沉降等自然灾害的位移和位置。
位移传感器有哪些类型
位移传感器有哪些类型位移传感器是一种用于测量物体在运动或变形过程中的位置、位移、速度等参数的设备。
它们通常用于工业控制、机器人技术、汽车制造、电气工程、医疗仪器等领域。
位移传感器根据测量原理不同可以分为多种类型，本文将介绍其中的几种。
电感位移传感器电感位移传感器是利用电磁感应原理测量物体位置或位移的传感器。
其主要原理是：当感应电磁场中的铁芯位置发生改变时，电磁感应产生的磁通量会变化，从而引起电感的变化，于是就可以利用测量变化的电感量来计算物体的位移。
优点：精度高、稳定性好、可靠性高、测量范围大。
缺点：成本相对较高。
磁敏位移传感器磁敏位移传感器是利用磁敏效应测量物体位置或位移的传感器。
其主要原理是：当磁敏元件受到外界磁场的影响时，会产生磁敏电势，从而达到测量物体位置或位移的目的。
优点：灵敏度高、反应迅速、可靠性高。
缺点：易受温度、磁场、震动等干扰，测量范围相对较小。
光电位移传感器光电位移传感器是利用光学原理测量物体位置或位移的传感器。
其主要原理是：将光线聚焦在特定位置上，然后测量回收到传感器中的反射光的强度和位置，从而实现测量物体位置或位移的目的。
优点：高精度、高灵敏度、测量范围大、稳定性好。
缺点：受环境光、温度等因素影响较大，需要反射板才能测量距离。
压电位移传感器压电位移传感器是利用压电效应测量物体位置或位移的传感器。
其主要原理是：当压电晶体受到外界的应力作用时，会产生电荷分布的不对称，从而导致电压的改变，利用测量变化的电压量来计算物体的位移。
优点：测量范围大、运动状态下可测量、输出信号与位移呈线性关系。
缺点：受温度影响大、灵敏度和精度不如光电或电容式位移传感器。
电容式位移传感器电容式位移传感器是利用电容变化测量物体位置或位移的传感器。
其主要原理是：当感应电容器表面发生变化时，其电容值也会发生相应变化，从而引起输出的电压变化，利用测量变化的电压量来计算物体的位移。
优点：高精度、测量范围大、响应速度快、稳定性好。
位移传感器校准方法
位移传感器校准方法嘿，朋友们！今天咱就来讲讲位移传感器校准那点事儿。
咱就说这位移传感器啊，就像是咱的眼睛，得看得准才行呀！那怎么才能让它看得准呢？这就得校准啦！想象一下，你要去一个陌生的地方，要是没有个准确的地图指引，那不得迷路呀！位移传感器也是一样，要是不准，那得出多大乱子呀！校准的时候，可得细心点儿。
就好比你做饭，盐放多了太咸，放少了没味，得恰到好处。
先把传感器安装好，这就像给它找个安稳的家。
然后呢，根据它的说明书，一步一步来操作。
可别嫌麻烦，这就跟你整理房间似的，不认真整理，那还是乱糟糟的。
找个标准的测量工具来对比，就像是找个靠谱的朋友当裁判。
看看传感器测出来的和标准的差多少。
要是差得远了，那咱就得好好调整调整啦。
这调整也有讲究，不能大调也不能小调，得慢慢地、一点点地来。
就像你走路，走太快容易摔跟头，走太慢又耽误时间。
你说这校准重要不？那肯定重要啊！要是传感器不准，那后面的工作不都白干啦？好比你盖房子，基础没打好，那房子能结实吗？在这过程中，还得注意环境。
别在那种乱七八糟的地方校准，那能准吗？就像你在闹市读书，能读得进去吗？找个安静、稳定的环境，让传感器也能安心工作。
还有啊，别以为校准一次就一劳永逸了。
就像你身体得定期体检一样，传感器也得时不时地检查检查，看看它还准不准。
要是不准了，赶紧再校准。
校准位移传感器，虽然听起来有点麻烦，但这可是保证工作质量的关键呀！咱可不能马虎。
认真对待它，它才能好好为咱服务呀！总之，位移传感器校准这事，可大可小。
做好了，一切顺利；做不好，麻烦一堆。
所以，大家可得重视起来呀！别不当回事儿，到时候出了问题可别后悔哟！。
第四章 位移传感器
第一节 电容式传感器 （capacitive sensors) 特点：结构简单、灵敏度高、动态响应好、可实现非接触 测量、具有平均效应，能在高温、辐射等恶劣条件工作。 应用：可用来检测位移 、压力等参量。 一、工作原理 从结构上来分有：平板式、园柱式电容器。以平板式电容 器为例：平板电容器的容量
C r 0
螺管式 L=KX 几十毫米 线性灵敏度小
二、互感式传感器(差动变压器) （LVDT） 1.原理： 衔铁位移x变化=>互感（M1，M2）变化,如图所示。
I 1 + U 1 L1
x
R1
M1 L21 + U - 21 + U o L22 M2 + U 22 -
说明： （1）与变压器的区别：变压器：闭合磁路，M 为常数； M f ( x) 。 差动变压器：开磁路， （2）输出端采用“反向串联”：其输出为电压，和差动电 桥方式相比，后者灵敏度低一倍： 反向串联与交流电桥的比较如图所示。
（2）相敏检波电路 交流电桥输出的相量可反映被测量的大小和方向，但用一般 的指示仪表却丢失了方向信号。 当衔铁居中时，Z1=Z2。当Z1↑，Z2↓时：
正半周 Ua正，Ub负 VD1、VD4导通 Ua负，Ub正 VD2、VD3导通
AECB支路： Uc↓ AFDB支路： Ud↑ BCFA支路： ↓ BDEA支路： ↑
E Z1 A +
Z2 U
u0 负 u0
u0 负
负半周
负
同理，当Z1↓，Z2↑时， UO 为正。故UO不仅反映线 圈阻抗变化大小，还能反映 变化方向。
VD1 VD2
C Z3 + B U o Z4 D -
A VD3 F VD4
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4位绝对码光电编码器码制
角度 0.0 22.5 45.0 67.5 90.0 112.5 135.0 157.5 180.0 202.5 225.0 247.5 270.0 292.5 315.0 337.5 位置 A B C D E F G H I J K L M N O p 二进制码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111 十进制码 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 格雷码 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000
W W 2 sin( / 2)
W-栅距， a-线宽， b-缝宽 W=a+b ，a=b=W/2
一、长度及线位移检测
莫尔条纹特性：
方向性：垂直于角平分线 → 与光栅移动方向垂直 同步性：光栅移动一个栅距 → 莫尔条纹移动一个间距
放大性：夹角θ很小 → B>>W → 光学放大 → 提高灵敏度
准确性：误差平均效应 → 克服个别/局部误差 → 提高精度
l u0 A
衔铁
u0W 2 A u0W 2 A W2 L l Rm l l ur
思考：灵敏度？ 线性度？ 改进方法？ (2) 变面积式 (3) 螺管式 差动式
1 l 2
一、长度及线位移检测
(2) 变面积式
蔡萍教材P40 图3-5
(3) 螺管式
一、长度及线位移检测
电感位移传感器
在沿着偏心方向上，条纹近似地平行于栅线，称纵向莫尔条纹 其他位置上上，称为斜向莫尔条纹
二、角度及角位移检测
(b) 切向光栅 --- 环形莫尔条纹
光栅：两块，切向刻线，切向相同，栅距角相同， 基圆半径不同，栅线面相对同心叠合， 条纹：是以光栅中心为圆心的同心圆簇， 宽度也不是定值，随位置不同而不同。 特点：具有全光栅平均效应，用于高精度角度测量和分度。 (c) 环形光栅 --- 辐射形莫尔条纹 光栅：两块完全相同，环形刻线，偏心叠合， 条纹：近似直线并成辐射方向，称为辐射形莫尔条纹。
德国Heidenhain（海德汉）：
封闭式：量程3000mm，分辨力0.1 m
开放式：量程270mm 分辨力1nm 开放式：量程1440mm，分辨力0.01m
一、长度及线位移检测
英国Renishaw（雷尼绍）： 量程：任意 分辨力： 0.1 m 0.01 m
中国长春光机所： 量 程：1000mm
被测导体直径的影响
思考：
激励频率高低有什么影响？
三、绝对测距
日本Keynce 量程：50mm 精度0.03%
三、绝对测距
(1) 激光测距特点： 测量距离可达几公里甚至几十公里（主要手段） (2) 激光测距方法：飞行时间法、相位差法 (a) 飞行时间法： 原理：激光器发出单个激光脉冲 被测距离: d ct / 2
分辨力：0.01 m 精 度：2 m
一、长度及线位移检测
2、光学干涉（Interference）
干涉原理（单频干涉）：
两束同频光束在空间相遇会发生干涉条纹，其亮暗程度取
决于两束光间的相位差Δ φ
亮条： 暗条： Δ φ =2kπ , k=0,1,l,2,… 相长干涉 Δ φ =2kπ , k=0,1,l,2,… 相消干涉
测量光束 激光束 分光器 参考光束
λ/4波片
渥氏棱镜
光电检测
f2-(f1± Δ f) 参考信号 测量信号 f2-f1 ±Δ f
一、长度及线位移检测
激光干涉位移传感器
HP5528A Laser interferometer： 量程：100m 分辨力： 0.01 m
二、角度及角位移检测
1、绝对码光电编码器
特大型
300~2000m m①
0.15~1 % ±0.5％
差动变压器 电 感 式
±0.08~75m m①
分辨力好，受到 ±0.5% 磁场干扰时需屏 蔽
＜3% 分辨力好，受被 测物体材料，形 状加工质量影响
x D
360
编码器 摩擦轮
二、角度及角位移检测
2、增量码光电编码器
结构： 与绝对编码器类似 码道：最外 --- 增量码道：透光扇形区→分辨率 中间 --- 辨向码道：错开半个扇形区 最内 --- 零位码道：透光狭缝→基准脉冲 特点：结构简单、精度高、分辨率高，可靠性好， 脉冲数字输出，测量范围无限 速度不高（最高几千转/分）
① 运输小车的控制
② 车体的定位检测
型式 线位 移 角位 移 线位 移
测量范围 1~300mm①
精确度 ±0.1%
直线性
特点
滑线式
电 阻 式
变阻器式
0~360°
1~1000mm① 0~60r ±0.15%应 变 ±0.3%应变
±0.1%
±0.5% ±0.5% ±0.1% ±2~3%
±0.1% 分辨力较好，可 静态或动态测量。 ±0.1% 机械结构不牢固
提高精度
增加码道、增大码盘尺寸 → 有限
光学细分 → 附加码道
二、角度及角位移检测
测量电路： 放大 → 足够电平 ，驱动 整形 → 接近理想方波 细分 → 提高分辨率（光学+电路） 编码码制： 十进制码 --- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 读数直观，不易电路处理 二进制码 --- 0000 0001 0010 0011 0100 直观，易于后续电路和计算机处理 多位码同时动作→同步误差→错码 格 雷 码---循环码：相邻两数只有一位不同 每次只有一位变化→转换
一、长度及线位移检测
结构：
观察屏、 光电接收
光 源
固定 反射镜 半透半反镜
被测物体
实现要点:（1）单一光源 （2）被测物体 （3）光电接收
（4）分光镜（半透半反） （5）固定参考反射镜
一、长度及线位移检测 双频激光干涉位移传感器
测量原理： 激光器发出一束激光， 含有两束偏振光： 左旋光，频率f1 右旋光，频率f2， 振幅相同， 频率相差约2MHz。 f1→角锥棱镜 f1±Δ f1 f2→光电检测
位移检测
位移是物体上某一点在一定方向上的位置变动， 因此位移是矢量。测量方向与位移方向重合才能真实 地测量出位移量的大小。若测量方向与位移方向不重 合，则测量结果仅是该位移量在测量方向上的分量。 位移测量从被测量来的角度可分为线位移测量和 角位移测量；从测量参数特性的角度可分为静态位移 测量和动态位移测量。许多动态参数，如力、扭矩、 速度、加速度等都是以位移测量为基础的。
一、长度及线位移检测
(2) 光栅传感器特点
①精度高：测长±(0.2+2×10-6L)μm，测角±0.1″
②量程大：透射式---光栅尺长（<1米），反射式--->几十 米 ③响应快：可用于动态测量 ④增量式：增量码测量 → 计数 断电→数据消失
⑤要求高：对环境要求高→温度、湿度、灰尘、振动、
移动精度 ⑥成本高：电路复杂
组成：光源、码盘、光电元件 原理：平行光源→码盘→ 光电元件→电信号输出
码盘：光学玻璃，透光/不透光→ 照相腐蚀 要求：分度准确（工艺）、阴暗交替边缘陡峭（工艺、材质）
光源：LED → 光学系统 → 平行光 → 投影精确 光电元件：硅光电池，光电晶体管 滞后 → 响应速度 码道：位数→每个码道对应一个光电元件→分辨率 角度分辨率：α=360º/2n n-码道数（位数）
一、长度及线位移检测
1、电感式位移传感器
W2 L Rm Rm
li ui Ai
W---线圈匝数
Rm---磁路总磁阻
li---各段导磁体的长度
ui---各段导磁体的磁导率 Ai---各段导磁体的截面积
一、长度及线位移检测
电感位移传感器—基本形式
(1) 变气隙式
线圈 铁芯
l Rm uA
角位 移
±0.5% 结构牢固，寿命 长，但分辨力差， ±0.5% 电噪声大 ±1% 不牢固 使用方便，需温 度补偿 满刻度 输出幅值大，温 ±20% 度灵敏性高
非粘贴的
应 变 式
粘贴的 ±0.25%应 变
半导体的
±2%~3 %
变气隙 型 自感式 螺管型
±0.2mm 1.5~2mm
±1%
±3%
只宜用于微小位 移测量 测量范围较前者 宽使用方便可靠， 动态性能较差
径向： 有限范围 --- 圆环形 --- 涡流环 涡流密度不等： D=d时：密度最大 D=1.8d：下降为5% D<0.4d：无电涡流 传感器特性：非线性严重，修正
电涡流密度径向分布
三、绝对测距
被测导体：
作用：导体 --- 传感器的一部分 --- 参数影响 材料：电导率越高，灵敏度越高； 磁导率越高，灵敏度越低， 形状：平面 ---- 曲面 --- 曲率半径 （D>3.5d）
二、角度及角位移检测
特点： 结构简单、精度高、分辨率高，可靠性好，
直接数字量输出 --- 数字传感器， 绝对码 --- 绝对角位置传感器
测量范围有限（360º ），
速度不高（最高几千转/分），怕振动 --- 丢数 连接 --- 弹性连轴结 应用：小范围绝对位置测量---角度、直线位置 小范围位移、速度检测 例：直线 → 旋转 < 360º
怕振动 --- 丢数 应用：相对位置测量---角度、直线位置， 位移、速度测量
二、角度及角位移检测
3、圆光栅传感器
工作原理：莫尔条纹技术 类型：(1) 直线莫尔条纹：条纹 ---直线 RENISHAW 圆光栅：角度分辨率为0.01″ 系统精度为± 0.7″ (2) 圆型莫尔条纹：条纹 --- 圆型 (a) 径向光栅 --- 圆弧形莫尔条纹 光栅：两块，径向刻线，栅距角相同，偏心叠合 条纹：在不同区域栅线的交角不同，不同曲率半径圆弧 条纹宽度不是定值，随位置不同而不同。 在位于偏心的垂直位置上，条纹近似垂直于栅线，称横向莫尔条纹