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位移傳感器的工作原理

工作原理

位移傳感器，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，可以高度jq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。

擴展資料：

位移傳感器的應用

1、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。

2、輪緣高度、寬度、輪輞厚度等方面的檢測用到很多傳感器，而Z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。

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常用的位移傳感器的分類及優缺點

位移傳感器的大致分類

位移傳感器是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、電壓或電流輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移傳感器和角度位移傳感器。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。位移傳感器根據材質的不同分為以下幾類：

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。 　　

霍耳式位移傳感器 它的測量原理是保持霍耳元件（見半導體磁敏元件）的激勵電流不變，并使其在一個梯度均勻的磁場中移動，則所移動的位移正比于輸出的霍耳電勢。磁場梯度越大，靈敏度越高；梯度變化越均勻,霍耳電勢與位移的關系越接近于線性。圖2中是三種產生梯度磁場的磁系統：a系統的線性范圍窄，位移Z=0時，霍耳電勢≠0；b系統當Z2毫米時具有良好的線性，Z=0時,霍耳電勢=0；c系統的靈敏度高,測量范圍小于1毫米。圖中N、S分別表示正、負磁。霍耳式位移傳感器的慣性小、頻響高、工作可靠、壽命長，因此常用于將各種非電量轉換成位移后再進行測量的場合。

光電式位移傳感器 它根據被測對象阻擋光通量的多少來測量對象的位移或幾何尺寸。特點是屬于非接觸式測量，并可進行連續測量。光電式位移傳感器常用于連續測量線材直徑或在帶材邊緣位置控制系統中用作邊緣位置傳感器。

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