發布日期：2022-10-09 點擊率：144
壓電加速度傳感器的動態范圍和直線性
加速度傳感器的基座受到的加速度與輸出電壓的直接比例范圍稱之為動態范圍。
壓電型加速度傳感器的動態范圍非常廣，理論上下限可降到 0，上限可達到數 1000g 并具有直線性。實際上關于下限，在傳感器輸出變為 0 之前由于測量系放大器的噪聲級別以及外來噪聲會受到限制，因此進行低頻振動測量時確保測量整體的高 S/N 比很重要。關于最大加速度，產品型錄里也有記錄，不同的傳感器種類，其最大加速度也不同。影響因素包括傳感器的構造、壓電體的機械強度或彈性質量系的預應力。
一般情況下，在進行高頻的振動測量時，會選用小型負荷質量小的加速度傳感器。 產品型錄上的最大加速度是針對主軸方向的，對于橫軸方向只要在其范圍以內就沒有問題。但如果是接觸共振頻率附近的頻率，再加上高頻連續振動、沖擊振動的情況下，由于共振會引起異常振動并超出最大加速度，有時傳感器還有可能會損壞。例如，將傳感器從離桌面 20cm 處墜落達到 1000g 以上，從離地面 1m 墜落達到數千~數萬 g 時會發生沖擊加速度，所以在使用時需要注意。
內置前置放大器型傳感器的話，由內置的前置放大器的最大輸出電壓決定。前置放大器 的輸入輸出直線范圍的上限為動態范圍的上限。例如直線范圍的上限為 3V(p-p)的前置放大 器的話，100mV/g 的傳感器就變成±15g、10mV/g 的傳感器就變成±150g。
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直線位移傳感器
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本詞條由“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目
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。
直線位移傳感器的功能在于把直線機械位移量轉換成電信號。為了達到這一效果，通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位，通過滑片在滑軌上的位移來測量不同的阻值。傳感器滑軌連接穩態直流電壓，允許流過微安培的小電流，滑片和始端之間的電壓，與滑片移動的長度成正比。將傳感器用作分壓器可最大限度降低對滑軌總阻值精確性的要求，因為由溫度變化引起的阻值變化不會影響到測量結果。
中文名
直線位移傳感器
外文名
linear displacement transducer
最大容許電壓
: DC60V/5KΩ～ 20KΩ
最大移動速度
10m/s
沖擊系數
IEC 68-2-29:1968 50g
學 科
電機工程
目錄
1
簡要概述
2
功能原理
3
設計參數
4
應用領域
5
型號簡介
?
拉桿式
?
滑動式
6
使用要求
?
供電電壓要穩定
?
防止靜電干擾
?
不能接錯三條線
?
電源容量要充足
?
安裝對中性要好
?
防止短路
?
避免老化
7
注意事項
直線位移傳感器簡要概述
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語音
直線位移傳感器
直線位移傳感器也叫電子尺，實際上就是一個滑動變阻器。
[1]
直線位移傳感器功能原理
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語音
直線位移傳感器的功能在于把直線機械位移量轉換成電信號。為了達到這一效果，通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位，通過滑片在滑軌上的位移來測量不同的阻值。傳感器滑軌連接穩態直流電壓，允許流過微安培的小電流，滑片和始端之間的電壓，與滑片移動的長度成正比。將傳感器用作分壓器可最大限度降低對滑軌總阻值精確性的要求，因為由溫度變化引起的阻值變化不會影響到測量結果。
[1]
直線位移傳感器設計參數
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語音
通用型直線位移傳感器設計參數耐磨壽命: >100x106次線性精度誤差:<0.05%
直線位移傳感器(9張)
重復性誤差: <0.005mm最大移動速度: 10m/s沖擊系數: IEC 68-2-29:1968 50g振動系數: IEC 68-2-6:1982 20g最大容許電壓: DC60V/5KΩ～ 20KΩ；DC36V/2KΩ～4KΩ；DC24V/1KΩ溫漂系數: <1.5ppm/℃
[1]
直線位移傳感器應用領域
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語音
通用型應用領域1、 KTC、KTM、LS拉桿結構是一般通用結構，配合可選拉球萬向頭或魚眼萬向頭，可以減少因安裝的非對中性而帶來的不良影響；適用于注塑機，紡織機械，木工機械等。2、 KPC、KPM兩端固定帶絞接運動型，適合擺動的，傳感器本體無法固定的測量系統中,傳感器會隨著測量運動而運動；3、 KTF、KFM滑塊型適應最小安裝長度尺寸的應用，配合加長臂，可以消除安裝的非對中的不良影響；4、 KTR型是一款微型自恢復式拉桿結構，無需牽引安裝；5、 KPF型法蘭面固定結構更可以檢測腔體內部位移。
[2]
直線位移傳感器型號簡介
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語音
直線位移傳感器拉桿式
通用拉桿導電塑膠膜系列，有效行程75mm～1250mm，兩端均有4mm緩沖行程，精度0.05%～0.04%FS。外殼表面陽極處理，防腐蝕；內置導電塑料測量單元，無溫漂，壽命長；具有自動電氣接地功能。密封等級為IP67，DIN標準插頭插座，可以適用在大多數通用場合；拉桿球頭具有0.5mm自動對中功能，允許極限運動速度為10m/s。
[2]
直線位移傳感器滑動式
通用滑塊導電塑膠膜系列，有效行程75mm～3000mm，兩端均有4mm緩沖行程，精度0.05%～0.02%FS。外殼表面陽極處理，防腐蝕；內置導電塑料測量單元，無溫漂，壽命長；具有自動電氣接地功能。密封等級為IP54（向下安裝時為IP57），DIN標準插頭插座，可以適用在大多數通用場合，特別是長度方向受到限制，對中較困難的場合；拉桿配合球頭具有10mm自動校正功能，允許極限運動速度為10m/s。
[2]
直線位移傳感器使用要求
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語音
直線位移傳感器供電電壓要穩定
工業電源要求±0.1%的穩定性，比如基準電壓10V，允許有±0.01V的波動，否則，會導致顯示的圈套波動。如果這時的顯示波動幅度不超過波動電壓的波動幅度，位移傳感器電子尺就屬于正常。
[3]
直線位移傳感器防止靜電干擾
靜電干擾和調頻干擾很容易使電子尺顯示數字跳動。設備的強電線路與電子尺的信號線分開線槽。電子尺應使用強制接地支架，且使電子尺外殼（可測量端蓋螺絲與支架之間的電阻，應小于1Ω電阻）良好接地，信號線使用屏蔽線，且在電箱的一端應予將屏蔽線接地。靜電干擾時，一般萬用表的電壓測量非常正常，但就是顯示數字跳動；高頻器干擾時其現象也一樣。驗證是不是靜電干擾，用一段電源線將電子尺的封蓋螺絲與機器上某一點金屬短接即可，只要一短接，靜電干擾立即消除。但高頻干擾就難以用上述辦法消除，而且機器手、變頻器多出現高頻干擾，可以用停止機械手或變頻節電器的辦法驗證。
[3]
直線位移傳感器不能接錯三條線
“1”、“3”線是電源線，“2”是輸出線，除電源線（“1”、“3”線）可以調換外，“2”線只能是輸出線。上述線一旦接錯，將出現線性誤差大，出現控制非常困難,控制精度差，容易顯示跳動等現象。
[3]
直線位移傳感器電源容量要充足
如果電源容量太小，容易發生如下情況：合模運動會導致射膠電子尺顯示跳動，或熔膠運動會導致合模電子尺的顯示波動。特別是電磁閥驅動電源于電子尺供電電源在一起時容易出現上述情況，嚴重時可以用萬用表的電壓檔測量到電壓的波動。如果在排除了靜電干擾、高頻干擾，對中性不好的情況下仍不能解決問題，也可以懷疑是電源的功率偏小。
[3]
直線位移傳感器安裝對中性要好
角度容許±12°誤差，平行度容許±0.5mm，如果角度誤差和平行度誤差都偏大，就會導致顯示數字跳動。在這種情況下，一定要對角度和平行度的調整。
[3]
直線位移傳感器防止短路
位移傳感器電子尺工作過程中,有規律的在某一點顯示數據跳動或不顯示數據,這種情況就要檢查連接線絕緣是否有破損并與機器的金屬外殼有規律的接觸引發的對地短路。
[3]
直線位移傳感器避免老化
對于使用時間很久的電子尺，密封老化，可能有很多雜質，并有油、水混合物，影響電刷的接觸電阻，導致顯示數字跳動，可以認為是位移傳感器電子尺本身的早期損壞。
[3]
直線位移傳感器注意事項
編輯
語音
一、如果電子尺已經使用很長時間了，而且密封已經老化，同時夾雜著很多雜質，而且水混合物和油會嚴重影響電刷的接觸電阻的，這樣會使顯示的數字不停地跳動。這個時候可以說直線位移傳感器的電子尺已經損壞了，需要更換。二、若電源的容量很小，就會出現很多情況的，所以，供電電源需要有充分的容量。那么，容量不足，就會造成如下的情況：熔膠的運動會使合模電子尺的顯示變換，有波動，或者合模的運動會使射膠電子尺的顯示波動，造成測量結果誤差很大。如果電磁閥的驅動電源于直線位移傳感器供電電源同時在一起的時候，更容易出現以上的情況，情況嚴重時用萬用表的電壓檔甚至可以測量到電壓的有關波動。如果情況不是因為高頻干擾、靜電干擾或者是中性不夠好的造成的，那么就有可能是電源的功率太小造成的。三、調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字跳動的。電子尺的信號線與設備的強電線路要分開線槽。電子尺必須要強制性地使用接地支架，而且同時讓電子尺的外殼跟地面良好地接觸。信號線需要使用屏蔽線，而且電箱的一段應該跟屏蔽線接地的。如果有高頻干擾的時候，通常使用萬用表的電壓測量就會顯示正常，但是顯示數字就是會跳動不停的;而出現靜電干擾時，出現的情況也是跟高頻干擾一樣的。要證明看是否是靜電干擾時，可以先使用一段電源線把電子尺的封蓋螺絲跟機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的。但是如果要消除掉高頻干擾就很難用上面的方法了，變頻節電器和機器手都經常出現高頻干擾的，所以可以試一下用停止高頻節電器或者機械手的方法來驗證是不是高頻干擾的。四、如果直線位移傳感器的電子尺在工作的過程當中，在某一點的顯示數據有規律地跳動，或者是沒有顯示數據的時候。五、供電的電壓一定要穩定，工業的電壓需要符合±0.1[%]的穩定性，例如，基準電壓是10V的話，就可以允許有±0.01V的波動變化，如果不是的話，就會引起顯示的圈套波動這樣的情況。但是如果這個時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了。六、安裝直線位移傳感器的對中性需要很好，但是平行度可以允許有±0.5mm的誤差，角度可以允許有±12°的誤差。但是如果平行度誤差和角度誤差都是偏大的話，這樣會出現顯示數字跳動的情況。那么出現這樣的情況的時候，必須要對平行度和角度進行調整了。七、在連接的過程當中，一定要多加注意，電子尺的三條線是不可以接錯的。
[3]
詞條圖冊
更多圖冊
參考資料
1.
董積輝,張東來,秦海亮,王毅. 一種直線位移傳感器設計[J]. 儀表技術與傳感器,2007,(01):3-4.
2.
李永清,李振波,申安安,劉妍,張衛,趙志峰. 高可靠直線位移傳感器[J]. 儀表技術與傳感器,2007,(12):12-13.
3.
陶永亮. 直線位移傳感器在注塑機上的應用[J]. 電子科技,2012,(10):134-137.
線性傳感器位移傳感器又稱為位移傳感器，是一種屬于金屬感應的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉換為電量。
目錄
1.什么是線性傳感器
2.線性傳感器工作原理
3.線性傳感器作用
1.什么是線性傳感器
線性傳感器位移傳感器又稱為位移傳感器，位移是和物體的位置在運動過程中的移動有關的量，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、磁柵等傳感技術來測量。其中光柵傳感器因具有易實現數字化、精度高（目前分辨率最高的可達到納米級）、抗干擾能力強、沒有人為讀數誤差、安裝方便、使用可靠等優點，在機床加工、檢測儀表等行業中得到日益廣泛的應用。
（圖片來源于互聯網）
2.線性傳感器工作原理
電位器式線性傳感器，它通過電位器元件將機械位移轉換成與之成線性或任意函數關系的電阻或電壓輸出。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。但是，為實現測量位移目的而設計的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關系。電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。
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值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會引起系統振蕩。因此在電位器的制作中應盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個主要缺點是易磨損。它的優點是：結構簡單，輸出信號大，使用方便，價格低廉。
磁致伸縮線性傳感器通過非接觸式的測控技術精確地檢測活動磁環的絕對位置來測量被檢測產品的實際位移值的；該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應用于成千上萬的實際案例中。由于作為確定位置的活動磁環和敏感元件并無直接接觸，因此傳感器可應用在極惡劣的工業環境中，不易受油漬、溶液、塵埃或其它污染的影響，IP防護等級在IP67以上。此外，傳感器采用了高科技材料和先進的電子處理技術，因而它能應用在高溫、高壓和高振蕩的環境中。傳感器輸出信號為絕對位移值，即使電源中斷、重接，數據也不會丟失，更無須重新歸零。由于敏感元件是非接觸的，就算不斷重復檢測，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。
磁致伸縮線性傳感器，是利用磁致伸縮原理、通過兩個不同磁場相交產生一個應變脈沖信號來準確地測量位置的。測量元件是一根波導管，波導管內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內產生電流脈沖，該電流脈沖在波導管內傳輸，從而在波導管外產生一個圓周磁場，當該磁場和套在波導管上作為位置變化的活動磁環產生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用，波導管內會產生一個應變機械波脈沖信號，這個應變機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到。
由于這個應變機械波脈沖信號在波導管內的傳輸時間和活動磁環與電子室之間的距離成正比，通過測量時間，就可以高度精確地確定這個距離。由于輸出信號是一個真正的絕對值,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。
磁致伸縮線性傳感器是根據磁致伸縮原理制造的高精度、長行程絕對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環和傳感器自身并無直接接觸，不至于被摩擦、磨損，因而其使用壽命長、環境適應能力強，可靠性高，安全性好，便于系統自動化工作，即使在惡劣的工業環境下，也能正常工作。此外，它還能承受高溫、高壓和強振動，現已被廣泛應用于機械位移的測量、控制中。
3.線性傳感器作用
火車輪緣的幾何狀態參數影響著列車運行的速度與平穩度，對列車的安全運行十分重要。傳統的檢測手段較為復雜，通常是用帶有游標的專用尺子來進行測量，對數據的人工讀取造成測量的誤差比較大，同時不能實現檢測數據的數字化管理。隨著我國鐵路事業的發展，列車運行速度越來越快，火車輪緣狀態參數的精確快速檢修和數字化管理變得十分重要。輪緣檢測儀采用現代傳感器技術、單片機處理系統和簡潔穩定的機械結構，可方便精確的對幾何狀態參數進行連續快速測量，實現了輪緣高度、輪輞厚度等參數測量的數字化。
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術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高?？梢灾苯影盐灰苽鞲衅靼惭b在軌道上進行檢測，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，同時記錄整個輪緣數據。通過微處理器即可得出整個輪緣輪廓曲線，進而求得輪緣寬度、輪緣高度、70mm磨損量和磨損面積等。并且能把測量的數據上傳計算機，生成數據庫，利用先進的后處理軟件對火車輪緣進行數字化管理。它不僅可以對在線運行列車測量輪對的磨損，還可以在生產線上對輪對尺寸是否合格進行分選。
交通運輸的發展離不開檢測技術，而儀器儀表以及傳感器技術才是檢測技術的核心。高速動力發展的今天，人們不僅僅希望體驗到是的舒適和享受，而且跟多的希望得到是安全。傳感器技術的發展會給人們生活交通帶來更多的安全，我國傳感器技術的發展也將帶動交通運輸方面在國際上擁有的一流先進技術發展。
勞易測電子貿易（深圳）有限公司
Leuze electronic Trading (Shenzhen) Co., Ltd.
深圳市南山區深云西二路天健創智中心A棟塔樓第9層
9/F, Tower A, Tagen Knowledge & Innovation Center,
West Second Shenyun Road, Nanshan District, Shenzhen P.R. China, Tel: +86 (0)400-9308-626 info.cn@leuze.com
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