最常用的机电线性位置和位移传感器可分为六种技术类型
最常用的机电线性位置和位移传感器可分为六种基本技术:电阻式、电容式、电感式、磁性、飞行时间和脉冲编码。
1、电阻式传感器或“电位器”(电位器的缩写)是最著名和最常用的电阻式传感器。它们使用移动触点滑动固定电阻元件以产生电阻变化。作为分压器连接到直流电源,与高阻抗负载一起使用时会产生成比例的电压输出。电位器易于使用,相对经济,几乎不需要支持电子设备。但是,由于它们是接触式器件,因此重复性差,滞后大,并且输出趋于恶化由于磨损,特别是当暴露于振动时,这使得它们对于需要长期可靠性的应用来说是不可接受的。
2、磁阻传感器是罐上的非接触式变体,使用移动磁铁,从而消除了磨损问题。然而,它们通常会受到相对较大的温度系数的影响,这在许多应用中是不可接受的。磁阻式和电位器均可提供约0.1至20英寸(2.5至500毫米)的满量程测量范围。
3、电容式传感器依靠两块板之间不断变化的电容,一个固定,另一个自由移动,以检测高达0.4英寸(10毫米)的线性位置变化。它们需要一些复杂的支持电子设备,并且容易受到湿度变化和极端温度的影响。它们主要用于机械零件的短程尺寸测量,在这些应用中,它们具有高分辨率和良好的精度。
4、电感式传感器测量由通量集中元件的移动引起的电感变化。它们可能是所有位置传感器中用途最广泛的,具有广泛的操作特性。电感式传感器是非接触式的,本质上是坚固的,并且具有无限的分辨率和高重复性。它们通常用于需要长期可靠性的地方,尤其是在恶劣和恶劣的环境中。当不能容忍机械阻力时,无接触或无摩擦是很重要的。电感式传感器有三种基本类型:LVDT(线性可变差动变压器)、LVRT(线性可变磁阻传感器)和LVIT(线性可变电感传感器)。所有这些都需要交流信号调节或支持电子设备,这些电子设备可能位于传感器内部,也可能放置在比传感器所在位置更适合电子设备的环境中。
5、磁性传感器或霍尔效应传感器产生的输出电压与附近由移动磁铁产生的磁场强度成正比。它们的温度性能相对较差,但可以有效地用于成本最重要且温度不是问题的短距离位置传感。当运动小于一英寸(25毫米)时,霍尔传感器工作得最好。
6、飞行时间传感器向移动的目标发出某种类型的波(通常是声音或光)并测量接收目标反射所需的时间。一种广泛使用的飞行时间传感器称为MLDT(磁致伸缩线性位移传感器),它使用移动磁铁在金属波导中产生扭转脉冲。脉冲以已知速度沿波导向下移动到检波器。通过测量传输时间,MLDT产生与磁体相对于探测器的位置成比例的输出。它们对于较短的范围来说有些昂贵并且难以处理大冲击,但磁致伸缩传感器提供高分辨率、高重复性,并且在有限的温度范围内表现出良好的温度稳定性。MLDT特别适用于相对较长的范围,通常为6到120英寸。
7、脉冲编码传感器通常是增量传感器,但也有一些绝对编码器。它们以光学方式读取玻璃刻度上的线性刻度或检测铁磁材料上均匀分布的磁极。它们以高精度生成准数字输出,主要用于运动控制系统、机器人、机床和其他可以适应其相对脆弱性和高成本的应用。然而,编码器的有限频率响应使其最适合较慢的动态应用。测量距离范围为6到60英寸(0.15到1.5 m)。