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非接觸式位移傳感�
閱讀�4825�(shí)間:2016-10-18 15:35:59

名片

  位移傳感器又稱為線性傳感器,是一種屬于金屬感�(yīng)的線性器件,傳感器的作用是把各種被測物理量轉(zhuǎn)換為電量。在生產(chǎn)過程中,位移的測量一般分為測量實(shí)物尺寸和�(jī)械位移兩�。按被測變量變換的形式不同,位移傳感器可分為模擬式和�(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型和結(jié)�(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式�(jié)�(gòu)型居�,包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感�、自整角�(jī)、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一�(gè)重要�(yōu)�(diǎn)是便于將信號直接送入�(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅�,應(yīng)用日益廣��

簡介

  位移是和物體的位置在�(yùn)動過程中的移動有�(guān)的量,位移的測量方式所涉及的范圍是相當(dāng)廣泛�。小位移通常用應(yīng)變式、電感式、差動變壓器�、渦流式、霍爾傳感器來檢�,大的位移常用感�(yīng)同步�、光�、容柵、磁柵等傳感技�(shù)來測�。其中光柵傳感器因具有易�(shí)�(xiàn)�(shù)字化、精度高(目前分辨率的可�(dá)到納米級�、抗干擾能力�(qiáng)、沒有人為讀�(shù)誤差、安裝方�、使用可靠等�(yōu)�(diǎn),在�(jī)床加�、檢測儀表等行業(yè)中得到日益廣泛的�(yīng)��

工作原理

  電位器式位移傳感�,它通過電位器元件將�(jī)械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)�(guān)系的電阻或電壓輸�。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但�,為�(shí)�(xiàn)測量位移目的而設(shè)�(jì)的電位器,要求在位移變化和電阻變化之間有一�(gè)確定�(guān)系。電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相��
  物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量�,阻值的增加還是減小則表明了位移的方�。通常在電位器上通以電源電壓,以把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動�(shí)電阻以匝電阻為階梯而變�,其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元�,則過大的階躍電壓會引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻�。電位器式傳感器的另一�(gè)主要缺點(diǎn)是易磨損。它的優(yōu)�(diǎn)是:�(jié)�(gòu)簡單,輸出信號大,使用方�,價(jià)格低��
  磁致伸縮位移傳感器通過非接觸式的測控技�(shù)精確地檢測活動磁�(huán)的位置來測量被檢測產(chǎn)品的�(shí)際位移值的;該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應(yīng)用于成千上萬的實(shí)際案例中�
  由于作為確定位置的活動磁�(huán)和敏感元件并無直接接�,因此傳感器可應(yīng)用在極惡劣的工業(yè)�(huán)境中,不易受油漬、溶�、塵?;蚱渌廴镜挠绊?,IP防護(hù)等級在IP67以上。此�,傳感器采用了高科技材料和先�(jìn)的電子處理技�(shù),因而它能應(yīng)用在高溫、高壓和高振蕩的�(huán)境中。傳感器輸出信號為位移�,即使電源中�、重�,數(shù)�(jù)也不會丟�,更無須重新歸零。由于敏感元件是非接觸的,就算不斷重�(fù)檢測,也不會對傳感器造成任何磨損,可以大大地提高檢測的可靠性和使用壽命�
  磁致伸縮位移傳感器,是利用磁致伸縮原�、通過兩�(gè)不同磁場相交�(chǎn)生一�(gè)�(yīng)變脈沖信號來�(zhǔn)確地測量位置�。測量元件是一根波�(dǎo)�,波�(dǎo)管內(nèi)的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子室�(nèi)�(chǎn)生電流脈�,該電流脈沖在波�(dǎo)管內(nèi)傳輸,從而在波導(dǎo)管外�(chǎn)生一�(gè)圓周磁場,當(dāng)該磁場和套在波導(dǎo)管上作為位置變化的活動磁�(huán)�(chǎn)生的磁場相交�(shí),由于磁致伸縮的作用,波�(dǎo)管內(nèi)會產(chǎn)生一�(gè)�(yīng)變機(jī)械波脈沖信號,這�(gè)�(yīng)變機(jī)械波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸,并很快被電子室所檢測��
  由于這�(gè)�(yīng)變機(jī)械波脈沖信號在波�(dǎo)管內(nèi)的傳輸時(shí)間和活動磁環(huán)與電子室之間的距離成正比,通過測量�(shí)�,就可以高度精確地確定這�(gè)距離。由于輸出信號是一�(gè)真正的�,而不是比例的或放大處理的信號,所以不存在信號漂移或變值的情況,更無需定期重標(biāo)�
  磁致伸縮位移傳感器是根據(jù)磁致伸縮原理制造的高精�、長行程位置測量的位移傳感器。它采用非接觸的測量方式,由于測量用的活動磁�(huán)和傳感器自身并無直接接觸,不至于被摩擦、磨�,因而其使用壽命長、環(huán)境適�(yīng)能力�(qiáng),可靠性高,安全性好,便于系�(tǒng)自動化工�,即使在惡劣的工�(yè)�(huán)境下,也能正常工作。此�,它還能承受高溫、高壓和�(qiáng)振動,現(xiàn)已被廣泛�(yīng)用于�(jī)械位移的測量、控制中�

常見故障

  直線的工作原理是跟滑動變阻器一樣的,它作為分壓器使用的,它是以相對的輸出電壓來呈現(xiàn)出所測量位置的實(shí)際上的位�。對這�(gè)裝置的工作有下面幾點(diǎn)要求�
  1、如果電子尺已經(jīng)使用很長�(shí)間了,而且密封已經(jīng)老化,同�(shí)夾雜著很多雜�(zhì),而且水混合物和油會嚴(yán)重影響電刷的接觸電阻�,這樣會使顯示的數(shù)字不停地跳動。這�(gè)�(shí)候可以說直線位移傳感器的電子尺已�(jīng)損壞�,需要更��
  2、若電源的容量很�,就會出�(xiàn)很多情況�,所�,供電電源需要有充分的容�。那么,容量不足,就會造成如下的情況:熔膠的運(yùn)動會使合模電子尺的顯示變換,有波�,或者合模的�(yùn)動會使射膠電子尺的顯示波�,造成測量�(jié)果誤差很�。如果電磁閥的驅(qū)動電源于直線位移傳感器供電電源同�(shí)在一起的�(shí)�,更容易出現(xiàn)以上的情�,情況嚴(yán)重時(shí)用萬用表的電壓檔甚至可以測量到電壓的有關(guān)波動。如果情況不是因?yàn)楦哳l干擾、靜電干擾或者是中性不夠好的造成�,那么就有可能是電源的功率太小造成的�
  3、調(diào)頻干擾和靜電干擾都有可能讓直線位移傳感器的電子尺的顯示數(shù)字跳動的。電子尺的信號線與設(shè)備的�(qiáng)電線路要分開線槽。電子尺必須要強(qiáng)制性地使用接地支架,而且同時(shí)讓電子尺的外殼跟地面良好地接�。信號線需要使用屏蔽線,而且電箱的一段應(yīng)該跟屏蔽線接地的�
  如果有高頻干擾的�(shí)�,通常使用萬用表的電壓測量就會顯示正常,但是顯示數(shù)字就是會跳動不停�;而出�(xiàn)靜電干擾�(shí),出�(xiàn)的情況也是跟高頻干擾一樣的。要證明看是否是靜電干擾�(shí),可以先使用一段電源線把電子尺的封蓋螺絲跟�(jī)器上的某一些的金屬短接起來就可以了,只要一短接起來,靜電干擾就會馬上消除掉�。但是如果要消除掉高頻干擾就很難用上面的方法了,變頻節(jié)電器和機(jī)器手都經(jīng)常出�(xiàn)高頻干擾�,所以可以試一下用停止高頻節(jié)電器或者機(jī)械手的方法來�(yàn)證是不是高頻干擾��
  4、如果直線位移傳感器的電子尺在工作的過程�(dāng)中,在某一�(diǎn)的顯示數(shù)�(jù)有規(guī)律地跳動,或者是沒有顯示�(shù)�(jù)的時(shí)�,出�(xiàn)這種情況就需要檢查連接線絕緣是不是出現(xiàn)破損的現(xiàn)�,并且跟�(jī)器的外殼很有�(guī)律地接觸而導(dǎo)致的對地短路�
  5、供電的電壓一定要�(wěn)定,工業(yè)的電壓需要符合�0.1[%]的穩(wěn)定�,例�,基�(zhǔn)電壓�10V的話,就可以允許有�0.01V的波動變�,如果不是的�,就會引起顯示的圈套波動這樣的情�。但是如果這�(gè)�(shí)候的顯示波動的幅度沒有超過波動電壓的波動的幅度的話,那么電子尺就是正常的��
  6、安裝直線位移傳感器的對中性需要很�,但是平行度可以允許有�0.5mm的誤�,角度可以允許有±12°的誤�。但是如果平行度誤差和角度誤差都是偏大的話,這樣會出�(xiàn)顯示�(shù)字跳動的情況。那么出�(xiàn)這樣的情況的�(shí)候,必須要對平行度和角度�(jìn)行調(diào)整了�
  7、在連接的過程當(dāng)中,一定要多加注意,電子尺的三條線是不可以接錯�,電源線和輸出線是不可以�(diào)換的。如果上面的線接錯的�,就會出�(xiàn)線性誤差很大的情況,要控制的話是很難的,控制的精度也會變得很差,而顯示很容易出現(xiàn)跳動的現(xiàn)象等��

信號處理

  辨向原理
  在實(shí)際應(yīng)用中,位移具有兩�(gè)方向,即選定一�(gè)方向�,位移有正負(fù)之分,因此用一�(gè) 光電元件測定莫爾條紋信號確定不了位移方向。為了辨�,需要有 π/2相位差的兩�(gè)莫爾條紋信號。如�2,在相距1/4條紋間距的位置上安放兩�(gè)光電元件,得到兩�(gè)相位差π/2的電信號u01和u02,經(jīng)過整形后得到兩�(gè)方波信號u01’和u02�。光柵正向移動時(shí)u01超前u02 90�,反向移動時(shí)u02超前u01 90�,故通過電路辨相可確定光柵運(yùn)動方��
  �(xì)分技�(shù)
  隨著對測量精度要求的提高,以柵距為單位已不能滿足要求,需要采取適�(dāng)?shù)拇胧δ獱枟l紋�(jìn)行細(xì)�。所謂細(xì)分就是在莫爾條紋信號變化一�(gè)周期�(nèi),發(fā)出若干�(gè)脈沖,以減少脈沖�(dāng)�。如一�(gè)周期�(nèi)�(fā)出n�(gè)脈沖,則可使測量精度提高n�,而每�(gè)脈沖相當(dāng)于原來柵距的1/n。由于細(xì)分后�(jì)�(shù)脈沖頻率提高� n�,因此也稱n倍頻�
  通常用的有兩種細(xì)分方法:其一:直接細(xì)分。在相差1/4莫爾條紋間距的位置上安放兩�(gè)光電元件,可得到兩�(gè)相位�90o的電信號,用反相器反相后就得到四�(gè)依次相差90o的交流信�。同樣,在兩莫爾條紋間放置四�(gè)依次相距1/4條紋間距的光電元�,也可獲得四�(gè)相位�90o的交流信號,�(shí)�(xiàn)四倍頻�(xì)�。其二:電路�(xì)��

型號特�

  �(dǎo)電塑料位移傳感器�
  用特殊工藝將DAP(鄰苯二甲酸二稀丙脂)電阻漿料覆在絕緣機(jī)體上,加熱聚合成電阻�,或?qū)AP電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹槽�(nèi)形成的實(shí)心體作為電阻體。特�(diǎn)是:平滑性好、分辯力�(yōu)異耐磨性好、壽命長、動噪聲�、可靠性極�、耐化�(xué)腐蝕。用于宇宙裝�、導(dǎo)�、飛�(jī)雷達(dá)天線的伺服系�(tǒng)��
  繞線位移傳感器:是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體,并把它繞在絕緣骨架上制�。繞線電位器特點(diǎn)是接觸電 阻小,精度高,溫度系�(shù)�,其缺點(diǎn)是分辨力�,阻值偏�,高頻特性差。主要用作分壓器、變阻器、儀器中�(diào)零和工作�(diǎn)��
  金屬玻璃鈾位移傳感器�
  用絲�(wǎng)印刷法按照一定圖形,將金屬玻璃鈾電阻漿料涂覆在陶瓷基體上,經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。特�(diǎn)是:阻值范圍寬,耐熱性好,過載能力強(qiáng),耐潮,耐磨等都很好,是很有前途的電位器品�,缺�(diǎn)是接觸電阻和電流噪聲大�
  金屬膜位移傳感器�
  金屬膜電位器的電阻體可由合金�、金屬氧化膜、金屬箔等分別組�。特�(diǎn)是分辨力高、耐高�、溫度系�(shù)�、動噪聲�、平滑性好�
  磁敏式位移傳感器�
  消除了機(jī)械接觸,壽命�、可靠性高,缺�(diǎn):對工作�(huán)境要求較�.
  光電式位移傳感器�
  消除了機(jī)械接�,壽命長、可靠性高,缺�(diǎn):數(shù)字信號輸�,處理煩瑣�
  磁致伸縮式位移傳感器�
  磁致伸縮位移(液位)傳感�,通過�(nèi)部非接觸式的測控技�(shù)精確地檢測活動磁�(huán)的位置來測量被檢測產(chǎn)品的�(shí)際位移值的�
  �(shù)字激光位移傳感器�
  激光位移傳感器可精確非接觸測量被測物體的位�、位移等變化,主要應(yīng)用于檢測物的位移、厚�、振動、距�、直徑等幾何量的測量�
  按照測量原理,激光位移傳感器原理分為激光三角測量法和激光回波分析法,激光三角測量法一般適用于高精�、短距離的測�,而激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測量�
  激光發(fā)射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面,�(jīng)物體反射的激光通過接收器鏡�,被�(nèi)部的CCD線性相�(jī)接收,根�(jù)不同的距�,CCD線性相�(jī)可以在不同的角度下“看見”這�(gè)光點(diǎn)。根�(jù)這�(gè)角度及已知的激光和相機(jī)之間的距�,數(shù)字信號處理器就能�(jì)算出傳感器和被測物體之間的距�。同�(shí),光束在接收元件的位置通過模擬和數(shù)字電路處�,并通過微處理器分析,計(jì)算出相應(yīng)的輸出�,并在用戶設(shè)定的模擬量窗口內(nèi),按比例輸出�(biāo)�(zhǔn)�(shù)�(jù)信號。如果使用開�(guān)量輸�,則在設(shè)定的窗口�(nèi)�(dǎo)�,窗口之外截�。另�,模擬量與開�(guān)量輸出可�(dú)立設(shè)置檢測窗口�
  激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離以�(dá)到一定程度的精度。傳感器�(nèi)部是由處理器單元、回波處理單�、激光發(fā)射器、激光接收器等部分組成。激光位移傳感器通過激光發(fā)射器每秒�(fā)射一百萬�(gè)激光脈沖到檢測物并返回至接收器,處理器�(jì)算激光脈沖遇到檢測物并返回至接收器所需的時(shí)�,以此計(jì)算出距離�,該輸出值是將上千次的測量結(jié)果�(jìn)行的平均輸出。激光回波分析法適合于長距離檢測,但測量精度相對于激光三角測量法要低�

�(yīng)�

  火車輪緣的幾何狀�(tài)參數(shù)影響著列車運(yùn)行的速度與平�(wěn)�,對列車的安全運(yùn)行十分重要。傳�(tǒng)的檢測手段較為復(fù)�,通常是用帶有游標(biāo)的專用尺子來�(jìn)行測�,對�(shù)�(jù)的人工讀取造成測量的誤差比較大,同�(shí)不能�(shí)�(xiàn)檢測�(shù)�(jù)的數(shù)字化管理。隨著我國鐵路事�(yè)的發(fā)展,列車�(yùn)行速度越來越快,火車輪緣狀�(tài)參數(shù)的精確快速檢修和�(shù)字化管理變得十分重要。輪緣檢測儀采用�(xiàn)代傳感器技�(shù)、單片機(jī)處理系統(tǒng)和簡潔穩(wěn)定的�(jī)械結(jié)�(gòu),可方便精確的對幾何狀�(tài)參數(shù)�(jìn)行連續(xù)快速測�,實(shí)�(xiàn)了輪緣高度、輪輞厚度等參數(shù)測量的數(shù)字化�
  輪緣高度、寬度、輪輞厚度等方面的檢測用到很多傳感器,而最為關(guān)注的是位移傳感器,位移傳感器有很多種,用在火車上車輪緣狀檢測是目前新型傳感器技�(shù)叫做激光位移傳感器。目前用在火車輪緣上檢測是的激光三角測量法,短距離的測量精度很�??梢灾苯影盐灰苽鞲衅靼惭b在軌道上�(jìn)行檢測,同樣也可以采用激光反射式位移傳感器為測量器件激光傳感器模沿直線方向掃描輪緣形狀,同�(shí)記錄整�(gè)輪緣�(shù)�(jù)。通過微處理器即可得出整�(gè)輪緣輪廓曲線,�(jìn)而求得輪緣寬度、輪緣高��70mm磨損量和磨損面積等。并且能把測量的�(shù)�(jù)上傳�(jì)算機(jī),生成數(shù)�(jù)�,利用先�(jìn)的后處理軟件對火車輪緣�(jìn)行數(shù)字化管理。它不僅可以對在線運(yùn)行列車測量輪對的磨損,還可以在生�(chǎn)線上對輪對尺寸是否合格�(jìn)行分選�
  交通運(yùn)�?shù)陌l(fā)展離不開檢測技�(shù),而儀器儀表以及傳感器技�(shù)才是檢測技�(shù)的核�。高速動力發(fā)展的今天,人們不僅僅希望體驗(yàn)到是的舒適和享受,而且跟多的希望得到是安全。傳感器技�(shù)的發(fā)展會給人們生活交通帶來更多的安全,我國傳感器技�(shù)的發(fā)展也將帶動交通運(yùn)輸方面在國際上擁有的一流先�(jìn)技�(shù)�(fā)��

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