位移传感器原理,光电位移传感器的工作原理是什么

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光电位移传感器的工作原理是什么

电容式位移传感器基于平板电容原理。电容的两极分别是传感器和与之相对的被测物体。如果有稳定交流电通过传感器,输出交流电的电压会与传感器到被测物体之间的距离成正比关系,从而可以通过测量电压的变化得到距离信息。

电容位移传感器是一种非接触电容式原理的精密测量仪器,具有一般非接触式仪器所共有的无磨擦、无损磨特点外,还具有信噪比大,灵敏度高,零漂小,频响宽,非线性小,精度稳定性好,抗电磁干扰能力强和使用操作方便等优点。

实际应用当中,源于独特的磁屏蔽环设计,德国米铱公司的电容式传感器可以实现近乎完美的线性测量。但是,电容传感器要求探头到被测物体之间的电介质必须均匀恒定。测量系统对于测量范围内的电介质变化非常敏感。源于电磁转化过程,电容传感器可以测量所有金属。电容测量系统主要测量平板电阻的阻抗值,阻抗值与探头到被测物体之间的距离成正比。

传统电容式传感器,会从电极侧面散发磁力线。这中磁场会导致错误的测量结果。德国米铱公司的电容式传感器带有一个接地屏蔽环,可以有效减少侧面磁场和边界效应,从而得到更加准确的测量结果。从接地屏蔽环发出的磁力线不会影响测量结果。

高精度测量

电容式测量原理是几种精度最高的测量原理之一。但是问题是,如此微小的测量距离会导致测量信号变化同样微小。也就是说,在探头和被测物体之间仅有很少量的电子可以用来显示距离的变化。这意味着,如果有很小的漏电流或寄生电流流过探头到控制器的电路,也会影响测量结果的准确性。因此,探头到控制器之间的电缆需要特殊的双屏蔽电缆。这种特殊的,全封闭的RF电缆保证了高信号质量。双屏蔽电缆与接地磁屏蔽技术的使用,使高精度测量成为可能。

由于环境温度的改变,导致的被测物体导电性变化,对测量结果没有影响。电容式测量原理使传感器甚至可以在波动的温度环境下使用。

高精度光谱共焦位移传感器结构原理

光谱共焦传感器,又叫色散共焦位移传感器。其原理是:由光源射出一束宽光谱的复色光(呈白色),通过色散镜头发生光谱色散,形成不同波长的单色光,每一个波长都对应一个到被测物体的距离值。测量光射到物体表面被反射回来,只有满足共焦条件的单色光,可以通过小孔被光谱仪感测到。通过计算被感测到的波长,换算获得距离值。

什么是位移传感器?

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。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。

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位移传感器原理,光电位移传感器的工作原理是什么图1

位移传感器原理 浅述位移传感器的优势和应用

位移传感器又称为线性传感器,是一种探测物体移动位移的装置。根据样式划分,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,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属于金属感应的线性器件,接通电源后,在开关的感应面将产生一个交变磁场,当金属物体接近此感应面时,金属中则产生涡流而吸取了振荡器的能量,使振荡器输出幅度线性衰减,然后根据衰减量的变化来完成无接触检测物体的目的。

位移传感器原理,光电位移传感器的工作原理是什么图2

计量光栅是利用光栅的莫尔条纹现象来测量位移的。“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,当两层薄丝绸叠在一起时,将产生水波纹状花样;如果薄绸子相对运动,则花样也跟着移动,这种奇怪的花纹就是莫尔条纹。

一般来说,只要是有一定周期的曲线簇重叠起来,便会产生莫尔条纹。计量光栅在实际应用上有透射光栅和反射光栅两种;按其作用原理又可分为辐射光栅和相位光栅;按其用途可分为直线光栅和圆光栅。下面以透射光栅为例加以讨论。

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。目前国内常用的光栅每毫米刻成10、25、50、100、250条等线条。光栅的横向莫尔条纹测位移,需要两块光栅。一块光栅称为主光栅,它的大小与测量范围相一致;另一块是很小的一块,称为指示光栅。为了测量位移,必须在主光栅侧加光源,在指示光栅侧加光电接收元件。当主光栅和指示光栅相对移动时,由于光栅的遮光作用而使莫尔条纹移动,固定在指示光栅侧的光电元件,将光强变化转换成电信号。由于光源的大小有限及光栅的衍射作用,使得信号为脉动信号。

位移传感器是测量物体位置移动的高精密自动化测量工具。位移传感器又称为线性传感器,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。在这种转换过程中有许多物理量常常需要先变换为位移,然后再将位移变换成电量。因此位移传感器是一类重要的基本传感器。

某些应用中,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。电位器式位移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。

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