位移傳感器又稱為線性傳感器,它分為電感式位移傳感器,電容式位移傳感器,光電式位移傳感器,位移傳感器超聲波式位移傳感器,霍爾式位移傳感器。電感式位移傳感器是一種屬于金屬感應的線性器件,接通電源后,在開關(guān)的感應面將產(chǎn)生一個交變磁場,當金屬物體接近此感應面時,金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量,使振蕩器輸出幅度線性衰減,然后根據(jù)衰減量的變化來完成無接觸檢測物體的目的。
電感式位移傳感器具有無滑動觸點,工作時不受灰塵等非金屬因素的影響,并且低功耗,長壽命,可使用在各種惡劣條件下。位移傳感器主要應用在自動化裝備生產(chǎn)線對模擬量的智能控制。
光電式位移傳感器利用激光三角反射法進行測量,對被測物體材質(zhì)沒有任何要求,主要影響為環(huán)境光強和被測面是否平整。比如公路測量用到真尚有的激光位移傳感器,就對傳感器進行了特殊配置,與普通情況不一樣。
位移是和物體的位置在運動過程中的移動有關(guān)的量,位移的測量方式所涉及的范圍是相當廣泛的。小位移通常用應變式、電感式、差動變壓器式、渦流式、霍爾傳感器來檢測,大的位移常用感應同步器、光柵、容柵、磁柵等傳感技術(shù)來測量。其中光柵傳感器因具有易實現(xiàn)數(shù)字化、精度高(目前分辨率高的可達到納米級)、抗干擾能力強、沒有人為讀數(shù)誤差、安裝方便、使用可靠等優(yōu)點,在機床加工、檢測儀表等行業(yè)中得到日益廣泛的應用。
計量光柵是利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象來測量位移的。“莫爾”原出于法文Moire,意思是水波紋。幾百年前法國絲綢工人發(fā)現(xiàn),當兩層薄絲綢疊在一起時,將產(chǎn)生水波紋狀花樣;如果薄綢子相對運動,則花樣也跟著移動,這種奇怪的花紋就是莫爾條紋。一般來說,只要是有一定周期的曲線簇重疊起來,便會產(chǎn)生莫爾條紋。計量光柵在實際應用上有透射光柵和反射光柵兩種;按其作用原理又可分為輻射光柵和相位光柵;按其用途可分為直線光柵和圓光柵。
下面以透射光柵為例加以討論?!⊥干涔鈻懦呱暇鶆虻乜逃衅叫械目叹€即柵線,a為刻線寬,b為兩刻線之間縫寬,W=a+b稱為光柵柵距。目前國內(nèi)常用的光柵每毫米刻成10、25、50、100、250條等線條。光柵的橫向莫爾條紋測位移,需要兩塊光柵。一塊光柵稱為主光柵,它的大小與測量范圍相一致;另一塊是很小的一塊,稱為指示光柵。為了測量位移,必須在主光柵側(cè)加光源,在指示光柵側(cè)加光電接收元件。當主光柵和指示光柵相對移動時,由于光柵的遮光作用而使莫爾條紋移動,固定在指示光柵側(cè)的光電元件,將光強變化轉(zhuǎn)換成電信號。由于光源的大小有限及光柵的衍射作用,使得信號為脈動信號。如圖1,此信號是一直流信號和近視正弦的周期信號的疊加,周期信號是位移x的函數(shù)。每當x變化一個光柵柵距W,信號就變化一個周期,信號由b點變化到b’點。由于bb’=W,故b’點的狀態(tài)與b點狀態(tài)*一樣,只是在相位上增加了2π。