位移傳感器是把物體的運動位移轉換成可測量的電學量一種裝置。通常用于把不便于定量檢測和處理的位移、位置、形變、振動、尺寸等物理量轉換為易于定量檢測、便于作信息傳輸與處理的電學量。
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(LVDT)、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、磁致伸縮式等傳感技術來測量。
其中磁致伸縮位移傳感器因具有易實現(xiàn)數(shù)字化、精度高、抗干擾能力強、適應惡劣環(huán)境、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)中得到廣泛的應用。
常見故障及排障方法
直線位移傳感器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)出所測量位置的實際上的位置。
1、如果電子尺已經(jīng)使用很長時間了,而且密封已經(jīng)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(shù)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(jīng)損壞了,需要更換。
2、若電源的容量很小,就會出現(xiàn)很多情況的: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電子尺供電電源同時在一起的時候,更容易出現(xiàn)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。
3、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(shù)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(shù)字就是會跳動不停的;而出現(xiàn)靜電干擾時,出現(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(jié)電器和機器手都經(jīng)常出現(xiàn)高頻干擾的,所以可以試一下用停止高頻節(jié)電器或者機械手的方法來驗證是不是高頻干擾的。
4、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(shù)據(jù)有規(guī)律地跳動,或者是沒有顯示數(shù)據(jù)的時候;
出現(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)象,并且跟機器的外殼很有規(guī)律地接觸而導致的對地短路。
5、供電的電壓一定要穩(wěn)定,工業(yè)的電壓需要符合±0.1[%]的穩(wěn)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。
6、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(xiàn)顯示數(shù)字跳動的情況。那么出現(xiàn)這樣的情況的時候,必須要對平行度和角度進行調整了。
7、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,電源線和輸出線是不可以調換的。
如果上面的線接錯的話,就會出現(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)象等等。
位移傳感器種類繁多,應用領域不斷擴大,同時有越來越多的創(chuàng)新技術被運用到傳感器中,如基于OEM的LVDT技術、超聲波技術、磁致伸縮技術、光纖技術、時柵技術等,位移傳感器技術已取得了突破性進展。
由于技術的進步,使得各種傳感器性能大幅度提高,成本大幅度降低,從而極大地擴展了應用范圍,形成了一個高速增長的產(chǎn)業(yè)。
位移傳感器又稱為線性傳感器,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。
在生產(chǎn)過程中,位移的測量一般分為測量實物尺寸和機械位移兩種。
按被測變量變換的形式不同,位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。
模擬式又可分為物性型和結構型兩種。
常用位移傳感器以模擬式結構型居多,包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器、自整角機、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個重要優(yōu)點是便于將信號直接送入計算機系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅速,應用日益廣泛。
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(xiàn)數(shù)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(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。
位移傳感器的工作原理
電位器式位移傳感器,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(shù)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(xiàn)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(tǒng)中用作位移反饋元件,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(yōu)點是:結構簡單,輸出信號大,使用方便,價格低廉。
磁致伸縮位移傳感器通過非接觸式的測控技術精確地檢測活動磁環(huán)的絕對位置來測量被檢測產(chǎn)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。
一體化電渦流位移傳感器是電渦流位移傳感器基礎上,通過微行封裝技術,將前置器和探頭集成一體,是一種高性能、低成本的新型電渦流位移傳感器。
探頭頭部采用耐溫差耐腐蝕的聚苯硫醚(PPS)注塑成形,線圈被嚴格密封;
電路采用防酸堿不銹鋼鋼螺紋圓管和環(huán)氧樹脂封裝,防潮、放塵;
信號電纜采用屏蔽電纜,可選用不銹鋼金屬軟管鎧裝保護;
具有電源極性、輸出短路多種功能,任意接線錯誤不會損壞;非接觸測量,磨損。
性能指標
一體化電渦流位移傳感器按美國軍用規(guī)范設計生產(chǎn),探頭頭部采用耐高低溫和各種化學腐蝕的聚苯硫醚(PPS)注塑成形,線圈被嚴格密封;
電路采用防酸堿不銹鋼M10×1或M16×1螺紋圓管和環(huán)氧樹脂封裝,防潮、防塵;
信號電纜采用屏蔽電纜,可選用不銹鋼金屬軟管鎧裝保護;
具有電源極性、輸出短路多種保護功能,任意接線錯誤不會損壞;
可在惡劣環(huán)境下長期連續(xù)工作。
1、非接觸測量,永不磨損。
2、抗干擾能力強,高可靠性,長壽命。
3、工作溫度:-25~+85℃,溫漂0.05%/℃。
4、防護等級:IP68。
5、輸出形式:三線制電壓或電流輸出。
6、頻響:0~10kHz,幅頻特性0~1kHz衰減小于1%,10kHz衰減小于5%;相頻特性0~1kHz相位差小于-10°,10kHz相位差小于-100°
7、電壓輸出形式傳感器供電電源:
(1)+12dc~+30Vdc供電,輸出范圍0.1~10.5V或1~5V或0.5~4.5V,功耗≤12mA(不含輸出電流);
(2)-18Vdc~-24Vdc供電,輸出范圍-2~-18V,功耗≤12mA(不含輸出電流);
(3)±12Vdc~±15Vdc供電,輸出0~+5V或0~+10V
或-5~+5V或-10~+10V功耗≤±12mA(不含輸出電流)。
電流輸出形式傳感器供電電源:+18Vdc~+30Vdc供電,4~20mA電流輸出,功耗≤12mA(不含輸出電流)。
8、紋波(測量間隙恒定時大輸出噪聲峰峰值):
電壓輸出形式的傳感器輸出紋波不大于20mV;電流輸出形式的傳感器輸出紋波不大于30uA。
9、負載能力:
電壓輸出形式的傳感器輸出阻抗不大于51Ω,大驅動信號電纜長度300m;
4~20mA電流輸出形式的傳感器大負載電阻不大于750Ω,帶大負載電阻時輸出變化-1%。