小位移传感器:哪些传感器可选作小位移传感器,为什么?

2021/11/12 02:55 · 传感器知识资讯 ·  · 小位移传感器:哪些传感器可选作小位移传感器,为什么?已关闭评论
摘要:

小位移传感器:哪些传感器可选作小位移传感器,为什么?展开全文按照原理分类介绍几种工程实际中我曾用到的小量程位移传感器。1.基于压电柔性铰链技术的位移传感器德国PI(PhysikInstrumente)公司一直是位移传感器领域的巨头之一,在我硕士期间曾用过如下这款线性压电陶瓷定位系统(P-611型),该系统基于压电柔性铰链技术,其优点是高刚性、负载容

小位移传感器:哪些传感器可选作小位移传感器,为什么?  第1张

位移传感器:哪些传感器可选作小位移传感器,为什么?

展开全文
按照原理分类介绍几种工程实际中我曾用到的小量程位移传感器。
1. 基于压电柔性铰链技术的位移传感器
德国PI(Physik Instrumente)公司一直是位移传感器领域的巨头之一,在我硕士期间曾用过如下这款线性压电陶瓷定位系统(P-611型),该系统基于压电柔性铰链技术,其优点是高刚性、负载容量和耐磨性。柔性铰链无需维护,可使用非磁性材料制造,不需要润滑剂或消耗品,因此可在真空环境下工作。
作为杠杆的柔性铰链,使得压电陶瓷促动器的行程可通过集成杠杆机构进行增加。促动器被机械地集成在柔性接头内,行程可得到扩展。同时,具有柔性铰链导向的压电陶瓷平台实现了几纳米或微弧度的导向精度,以及优秀的平面度等。对于如上所述的P611型位移传感器,其落地面积约为40毫米见方,行程约为120微米,位移分辨力可达到0.2纳米,可以进行一维、二维以及三维的位移运动,是一种性价比较高的可实现小型位移的传感器。
2. 电容纳米级位移传感器
电容位移传感器可以实现非接触、亚纳米精度的直接位置测量。
其测量原理如下图所示:
设计两个导电表面:高频交流电在两个表面之间产生均匀电场。由于具有平行板电容器,电容与两个表面之间的距离直接相关。测量的量是电场电容的变化。其中均匀的电场可以确保高线性度。具有额外保护环电极的配置可在活动区域产生一个非常均匀的电场。 此外,PI公司的所有电控均使用可纠正两个传感器台之间平行度误差的集成线性化方法。根据所使用的材料,电容传感器提供独立于热影响的良好的长期稳定性。
其测量视频如下所示:
下图为PI公司生产的一种具有超高精度的电容位置传感器,用于扫描显微镜的6D纳米系统。
3. 电感位移传感器
电气部件外置电磁感应位移传感器采用可自由移动的活塞。非接触测量实现了无机械磨损。下图为德国Micro-Epsilon公司生产的产品,其具体参数如下:
线性量程 ±1- ±10 mm绝对误差 ≤±0.3 %极限频率 300Hz
测量安装 弹簧磁芯杆
对于这款电感位移传感器,我曾用在超精密位移台机械滚轴的测量,下面提供一个典型例子说明用法:
在镀层机械中,滚轴之间的间距需要显示出来,作为控制涂层材料重量的参考。为了实现该目的,将电感式位移传感器被安装在滚轴架上。接触式传感器探头直接接触上端滚轴机械连接面。对于大滚轴之间相对较小的间距变化,接触式电感位移传感器特别适合。在滚轴两端分别安装接触式位移传感器,可以实现两侧间隙的分别控制。
4. 光学位移传感器
光学位移传感器种类极多,比如我曾经用下面这款HP5529A型干涉仪进行对照试验。
光学位移传感器的优点十分明显,测量速度快、分辨力高、灵敏度高,但是其也有缺陷,比如造价昂贵、易受干扰等,更加适合于实验室的场合。
现今的光学位移传感器也有面向工厂车间等嘈杂使用环境的,比如光栅位移传感器,俗称光栅尺(下图为德国海德汉公司生产的一维光栅尺)等。
其中,光栅尺又分为:封闭式光栅尺、敞开式光栅尺、增量式光栅尺以及对式光栅尺等:
封闭式光栅尺能有效防尘、防切屑和防飞溅的切削液,是用于机床的最佳理想选择。
敞开式光栅尺与读数头和光栅尺或钢带间没有机械接触。这些光栅尺的典型应用包括:测量机、比较仪和其它长度计量精密设备以及生产和测量设备,例如用在半导体工业中。
增量式光栅尺决定当前位置的方式是由原点开始数测量步距或细分电路的计数信号数量。海德汉的增量式光栅尺带有参考点,开机时必须执行参考点回零,操作非常简单、快捷。
绝对式光栅尺无需执行参考点回零操作就能直接提供当前位置值。光栅尺的绝对位置值通过EnDat接口或其它串行接口传输。
5. 3D测头
最后介绍一款测量三维信息的3D测头,如下图所示。
其测量原理详见视频:
通过视频可以发现,3D测头的工作原理类似于光学“杠杆”,通过接触物体产生的小位移信息,产生光学“杠杆”的倾斜,进而测出位移以及物体信息。
最后,小位移传感器的种类非常多样,相比于传统的光学传感器(如激光干涉仪、光栅尺)、电学传感器(如电容电感传感器)、以及机械类型的传感器等,现今微纳米加工技术衍生出的MEMS位移传感器、陀螺仪等都是非常新颖又性能卓越的位移、定位传感器,因而系统设计时要因地制宜博采众长。希望我的回答能对您有帮助。
小位移传感器:哪些传感器可选作小位移传感器,为什么?  第2张

小位移传感器:哪些传感器可选作小位移传感器,为什么?_1

LVDT位移传感器,多用于0-10mm的小位移测量;电涡流传感器,常用于0-10mm的小位移测量,不过只对金属材料敏感;电位计原理直线位移传感器部分特殊型号,例如:KSP、KSC、KSF等,都可用于小位移的测量。以上是常用的微型位移传感器,除此之外,激光位移传感器、超声波位移传感器、光纤位移传感器等都可用于微位移测量。以上几类产品共同的特点就是传感器自身的安装尺寸较小、可测量的行程也比较小(激光位移传感器、超声波位移传感器除外),产品的测量精度与分辨率相对较高,方便在一些空间特别狭小的微型设备、集成设备上安装使用
直线位移传感器,拉绳位移传感器,LVDT位移传感器,超声波传感器,磁致伸缩位移传感器,红外位移传感器,激光位移传感器
其中直线位移传感器最有价格优势1、自感式传感器的作业原理 电感值与以下几个参数有关:与线圈匝数w平方成正比;与空气隙有用截面积S0成正比;与空气隙长度l0所反比。2、灵敏度与非线性 气隙型其灵敏度为:差动式传感器其灵敏度: 以上定论在满意Δl/l0<<1时建立。 从进步灵敏度的视点看,初始空气隙l0间隔人应尽量小。其结果是被丈量的规模也变小。一起,灵敏度的非线性也将添加。如选用增大空气隙等效截面积和添加线圈匝数的方法来进步灵敏度,则必将增大传感器的几何尺度和重量。这些对立在设计传感器时应适当考虑。与截面型自感传感器相比,气隙型的灵敏度较高。但其非线性严重,自由行程小,制作安装困难。因此近年来这种类型的运用逐步削减。差动式传感器其灵敏度与单极式比较。其灵敏度进步一倍,非线性大大减小。3、等效电路 自感式传感器从电路视点来看并非纯电感,它既有线圈的铜耗,又有铁芯的涡流及磁滞损耗,这可用折合的有功电阻抗Rq表明。此外,无功阻抗除电感之外还包括绕组间分布电容。这部分电容用集总参数C表明,一个电感线圈的完好等效电路可用图3-4表明。式中  Rm---磁路总磁阻; Za---铁芯部分的磁阻抗; Z0--空气隙的磁阻抗。4、变换电路 一、调幅电路 调幅电路的一种首要方式是沟通电桥。图(a)所示为沟通电桥的一般方式。桥臂Zi可所以电阻、电抗或阻抗元件。当空载时,其输出称为开路输出电压,表达式如下。式中U为电源电压。图 沟通电桥的一般方式及等效电路 (a)电阻平衡臂电桥  (b)变压器电桥 二、调频电路 调频电路的基本原理是传感器电感L改变将引起输出电压频率f的改变。一般是把传感器电感L和一个固定电容C接入一个振动回路中,如图(a)所示。当L改变时,振动频率随之改变,依据的f巨细即可测出被丈量值。当L有了细小改变ΔL后,频率改变Δf为图 调频电路 三、调相电路 调相电路的基本原理是传感器电感L改变将引起输出电压相位φ的改变。图(a)所示是一个相位电桥,一臂为传感器L,另一臂为固定电阻R。设计时使电感线圈具有高品质因数。忽略其损耗电阻,则电感线圈与固定电阻上压降UL与UR相互笔直,如图(b)所示。当电感L改变时,输出电压U0的幅值不变,相位角φ随之改变。 φ与L的关系为 式中ω--电源角频率 图 调相电路 5、零点剩余电压 它表现在电桥预平衡时,无法完成平衡,最终总要存在着某个输出值ΔU0,这称为零点剩余电压,如图所示。 图 U0-l特性 6、自感式传感器的特色以及使用 自感式传感器有如下几个特色: ①灵敏度比较好,现在可测0.1μm的直线位移,输出信号比较大、信噪比较好; ②丈量规模比较小,适用于丈量较小位移; ③存在非线性; ④消耗功率较大,尤其是单极式电感传感器,这是因为它有较大的电磁吸力的原因; ⑤工艺要求不高,加工简单。
举个例子:一个极板面积1cm×1cm,空气间距1um的电容器核算电容量约880pF,这个一般概念上很小的电容量,对电容传感器而言几乎是最大极值了。对变极距电容传感器,当极距稍微增大时,电容量会急剧削减,而过小的电容量会给丈量变换带来许多的不利因素,因而,平行板变极距型电容传感器只能在极小的极距间作业,也就是只能用于细小位移的丈量。1、自感式传感器的作业原理 电感值与以下几个参数有关:与线圈匝数w平方成正比;与空气隙有效截面积S0成正比;与空气隙长度l0所反比。2、灵敏度与非线性 气隙型其灵敏度为:差动式传感器其灵敏度: 以上结论在满意Δl/l0<<1时建立。 从进步灵敏度的视点看,初始空气隙l0间隔人应尽量小。其结果是被丈量的规模也变小。同时,灵敏度的非线性也将添加。如采用增大空气隙等效截面积和添加线圈匝数的方法来进步灵敏度,则必将增大传感器的几何尺度和分量。这些矛盾在规划传感器时应适当考虑。与截面型自感传感器比较,气隙型的灵敏度较高。但其非线性严峻,自在行程小,制作安装困难。因而近年来这种类型的运用逐渐削减。差动式传感器其灵敏度与单极式比较。其灵敏度进步一倍,非线性大大减小。3、等效电路 自感式传感器从电路视点来看并非纯电感,它既有线圈的铜耗,又有铁芯的涡流及磁滞损耗,这可用折合的有功电阻抗Rq表明。此外,无功阻抗除电感之外还包含绕组间分布电容。这部分电容用集总参数C表明,一个电感线圈的完好等效电路可用图3-4表明。式中  Rm---磁路总磁阻; Za---铁芯部分的磁阻抗; Z0--空气隙的磁阻抗。4、变换电路 一、调幅电路 调幅电路的一种首要方式是沟通电桥。图(a)所示为沟通电桥的一般方式。桥臂Zi可所以电阻、电抗或阻抗元件。当空载时,其输出称为开路输出电压,表达式如下。式中U为电源电压。图 沟通电桥的一般方式及等效电路 (a)电阻平衡臂电桥  (b)变压器电桥 二、调频电路 调频电路的基本原理是传感器电感L改变将引起输出电压频率f的改变。一般是把传感器电感L和一个固定电容C接入一个振动回路中,如图(a)所示。当L改变时,振动频率随之改变,依据的f巨细即可测出被丈量值。当L有了细小改变ΔL后,频率改变Δf为图 调频电路 三、调相电路 调相电路的基本原理是传感器电感L改变将引起输出电压相位φ的改变。图(a)所示是一个相位电桥,一臂为传感器L,另一臂为固定电阻R。规划时使电感线圈具有高品质因数。忽略其损耗电阻,则电感线圈与固定电阻上压降UL与UR相互笔直,如图(b)所示。当电感L改变时,输出电压U0的幅值不变,相位角φ随之改变。 φ与L的关系为 式中ω--电源角频率 图 调相电路 5、零点剩余电压 它表现在电桥预平衡时,无法完成平衡,最后总要存在着某个输出值ΔU0,这称为零点剩余电压,如图所示。 图 U0-l特性 6、自感式传感器的特色以及使用 自感式传感器有如下几个特色: ①灵敏度比较好,现在可测0.1μm的直线位移,输出信号比较大、信噪比较好; ②丈量规模比较小,适用于丈量较小位移; ③存在非线性; ④耗费功率较大,尤其是单极式电感传感器,这是因为它有较大的电磁吸力的原因; ⑤工艺要求不高,加工简单。小位移传感器:哪些传感器可选作小位移传感器,为什么?  第3张

小位移传感器:小型探针位移传感器

WI小型探针HBM位移传感器

WI - 小型探针位移传感器

小型位移传感器的大用途 ...
如果因为空间狭窄让你放弃使用电感式位移传感器的话,现在你可以考虑使用新的小型探针位移传感器 WI 系列. 额定的测量长度为2 mm, 5 mm 和 10 mm 可选,并带有8 mm 夹钳。保护等级为IP67。

位移传感器

电感式位移传感器由于其非常结实和免维护性已在工业和研究领域得到广泛应用。

这些年中,HBM 一直致力于电感式位移传感器的开发,因为其与载波频率放大器配合使用能产生更普遍应用。

应用领域 从?m范围的高精度测量到制造和装配过程中的简单的位移测量以及在建筑工程中的控.

结构紧凑,最新的位移的 W系列和 WI-EL,WET 扩展传感器适用于测量很小的位移情况。 WA系列适于测量更小的位移并提供更小的长度-位移测量比

坚固耐用:电感式位移传感器以其结实和免维护著称,可以在恶劣和高温环境下使用

灵敏度高:灵敏度高达80mV/V,半桥和全桥连接

更好的线性:采用半桥方式连接,电缆长度可达300米,并保持更好的温度不灵敏性和线性

抗高压:WA系列产品可以抵抗350bar 压力,并可以在液压条件下使用

小位移传感器:小量程位移传感器

收藏
查看我的收藏
0
有用+1
已投票
0
小量程位移传感器
语音
编辑
锁定
上传视频
上传视频
本词条缺少概述图,补充相关内容使词条更完整,还能快速升级,赶紧来编辑吧!
小量程位移传感器是在交流位移传感器的基础上,缩小尺寸,精细调试而成。它被封装在一个不锈钢管内,它可以与电子变送器或其它变送仪表连接,输出标准的电压或电流信号。具有测试精度高、使用方便、结构小巧等特点。
中文名
小量程位移传感器
基 础
交流位移传感器
学 科
物理
特 点
结构简单,使用方便,外形小巧等
目录
1
小量程位移传感器简介
2
用途与特点
3
注意事项
小量程位移传感器小量程位移传感器简介
编辑
语音
小量程位移传感器是在交流位移传感器的基础上,缩小尺寸,精细调试而成。它被封装在一个不锈钢管内,它可以与电子变送器或其它变送仪表连接,输出标准的电压或电流信号。具有测试精度高、使用方便、结构小巧等特点。
小量程位移传感器用途与特点
编辑
语音
结构简单,使用方便,外形小巧高灵敏度、高分辨力、高稳定性、长寿命供电形式灵活,输出方式多样提供各种电子变送器进行配接来样定制技术指标输出方式:电流型:4~20 mA、0~10mA、±10 mA电压型:0~5V、0~10V、±5 V、1~5V数字型:数字编码输出环境温度:-10~+70℃是否回弹:可选备注:回弹式传感器的测头一般安装标准球测头,非回弹式传感器的测头连接端为螺孔;L3≈量程×1.1+20(mm),可根据用户要求制作。
小量程位移传感器注意事项
编辑
语音
电路虽采用了内部电源保护措施,还是请用户您进行检查后再接通电源。不要超过额定电压值,以免影响测量的精确性和带来不必要的损失。传感器的安装位置最好不要靠近强电磁场,如无特殊说明,保证传感器不在对金属强烈腐蚀作用的环境中使用。被测点的运动轨迹最好与传感器测杆的轴线平行。这样测量结果就是移动量。如传感器测头移动,测头与被测物的接触面不应凹凸不平。安装使用传感器,应轻拿轻放,避免敲打与跌落。固定传感器时,夹紧壳体即可,不可用力太大、太猛,更不可使壳体出现凹陷、变形,影响测量精确度。注意其测量量程,请勿超量程使用,而损坏传感器。请将传感器通电预热5分钟后,进行正式测量。位移传感器 为精密仪器,出厂前进行了检定与老化。用户不可随意拆卸,否则影响测量精确性,还可能造成传感器损坏。

您可能感兴趣的文章

本文地址:https://www.ceomba.cn/4134.html
文章标签: ,   ,  
版权声明:本文为原创文章,版权归 ceomba 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!

文件下载

老薛主机终身7折优惠码boke112

上一篇:
下一篇:

评论已关闭!