最常用的機電線性位置和位移傳感器可分為六種技術類型
最常用的機電線性位置和位移傳感器可分為六種基本技術:電阻式、電容式、電感式、磁性、飛行時間和脈沖編碼。
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。它們使用移動觸點滑動固定電阻元件以產(chǎn)生電阻變化。作為分壓器連接到直流電源,與高阻抗負載一起使用時會產(chǎn)生成比例的電壓輸出。電位器易于使用,相對經(jīng)濟,幾乎不需要支持電子設備。但是,由于它們是接觸式器件,因此重復性差,滯后大,并且輸出趨于惡化由于磨損,特別是當暴露于振動時,這使得它們對于需要長期可靠性的應用來說是不可接受的。
2、磁阻傳感器是罐上的非接觸式變體,使用移動磁鐵,從而消除了磨損問題。然而,它們通常會受到相對較大的溫度系數(shù)的影響,這在許多應用中是不可接受的。磁阻式和電位器均可提供約0.1至20英寸(2.5至500毫米)的滿量程測量范圍。
3、電容式傳感器依靠兩塊板之間不斷變化的電容,一個固定,另一個自由移動,以檢測高達0.4英寸(10毫米)的線性位置變化。它們需要一些復雜的支持電子設備,并且容易受到濕度變化和極端溫度的影響。它們主要用于機械零件的短程尺寸測量,在這些應用中,它們具有高分辨率和良好的精度。
4、電感式傳感器測量由通量集中元件的移動引起的電感變化。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)上是堅固的,并且具有無限的分辨率和高重復性。它們通常用于需要長期可靠性的地方,尤其是在惡劣和惡劣的環(huán)境中。當不能容忍機械阻力時,無接觸或無摩擦是很重要的。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調(diào)節(jié)或支持電子設備,這些電子設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備的環(huán)境中。
5、磁性傳感器或霍爾效應傳感器產(chǎn)生的輸出電壓與附近由移動磁鐵產(chǎn)生的磁場強度成正比。它們的溫度性能相對較差,但可以有效地用于成本最重要且溫度不是問題的短距離位置傳感。當運動小于一英寸(25毫米)時,霍爾傳感器工作得最好。
6、飛行時間傳感器向移動的目標發(fā)出某種類型的波(通常是聲音或光)并測量接收目標反射所需的時間。一種廣泛使用的飛行時間傳感器稱為MLDT(磁致伸縮線性位移傳感器),它使用移動磁鐵在金屬波導中產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)脈沖。脈沖以已知速度沿波導向下移動到檢波器。通過測量傳輸時間,MLDT產(chǎn)生與磁體相對于探測器的位置成比例的輸出。它們對于較短的范圍來說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特別適用于相對較長的范圍,通常為6到120英寸。
7、脈沖編碼傳感器通常是增量傳感器,但也有一些絕對編碼器。它們以光學方式讀取玻璃刻度上的線性刻度或檢測鐵磁材料上均勻分布的磁極。它們以高精度生成準數(shù)字輸出,主要用于運動控制系統(tǒng)、機器人、機床和其他可以適應其相對脆弱性和高成本的應用。然而,編碼器的有限頻率響應使其最適合較慢的動態(tài)應用。測量距離范圍為6到60英寸(0.15到1.5 m)。