美國(guó)MTS M系列位移傳感器

位移傳感器又稱(chēng)為線(xiàn)性傳感器，是一種屬于金屬感應(yīng)的線(xiàn)性器件，傳感器的作用是把各種被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電量。在生產(chǎn)過(guò)程中，位移的測(cè)量一般分為測(cè)量實(shí)物尺寸和機(jī)械位移兩種。按被測(cè)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(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)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(jī)、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(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是便于將信號(hào)直接送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛。
美國(guó)MTS M系列位移傳感器常見(jiàn)故障
直線(xiàn)的工作原理是跟滑動(dòng)變阻器一樣的，它作為分壓器使用的，

它是以相對(duì)的輸出電壓來(lái)呈現(xiàn)出所測(cè)量位置的實(shí)際上的位置。對(duì)這個(gè)裝置的工作有下面幾點(diǎn)要求：
1、如果電子尺已經(jīng)使用很長(zhǎng)時(shí)間了，而且密封已經(jīng)老化，同時(shí)夾雜著很多雜質(zhì)，而且水混合物和油會(huì)嚴(yán)重影響電刷的接觸電阻的，這樣會(huì)使顯示的數(shù)字不停地跳動(dòng)。這個(gè)時(shí)候可以說(shuō)直線(xiàn)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(huì)出現(xiàn)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(huì)造成如下的情況：熔膠的運(yùn)動(dòng)會(huì)使合模電子尺的顯示變換，有波動(dòng)，或者合模的運(yùn)動(dòng)會(huì)使射膠電子尺的顯示波動(dòng)，造成測(cè)量結(jié)果誤差很大。如果電磁閥的驅(qū)動(dòng)電源于直線(xiàn)位移傳感器供電電源同時(shí)在一起的時(shí)候，更容易出現(xiàn)以上的情況，情況嚴(yán)重時(shí)用萬(wàn)用表的電壓檔甚至可以測(cè)量到電壓的有關(guān)波動(dòng)。如果情況不是因?yàn)楦哳l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(diào)頻干擾和靜電干擾都有可能讓直線(xiàn)位移傳感器的電子尺的顯示數(shù)字跳動(dòng)的。

電子尺的信號(hào)線(xiàn)與設(shè)備的強(qiáng)電線(xiàn)路要分開(kāi)線(xiàn)槽。電子尺必須要強(qiáng)制性地使用接地支架，而且同時(shí)讓電子尺的外殼跟地面良好地接觸。信號(hào)線(xiàn)需要使用屏蔽線(xiàn)，而且電箱的一段應(yīng)該跟屏蔽線(xiàn)接地的。
如果有高頻干擾的時(shí)候，通常使用萬(wàn)用表的電壓測(cè)量就會(huì)顯示正常，但是顯示數(shù)字就是會(huì)跳動(dòng)不停的；而出現(xiàn)靜電干擾時(shí)，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(shí)，可以先使用一段電源線(xiàn)把電子尺的封蓋螺絲跟機(jī)器上的某一些的金屬短接起來(lái)就可以了，只要一短接起來(lái)，靜電干擾就會(huì)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(jī)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(jī)械手的方法來(lái)驗(yàn)證是不是高頻干擾的。
4、如果直線(xiàn)位移傳感器的電子尺在工作的過(guò)程當(dāng)中，在某一點(diǎn)的顯示數(shù)據(jù)有規(guī)律地跳動(dòng)，或者是沒(méi)有顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候，出現(xiàn)這種情況就需要檢查連接線(xiàn)絕緣是不是出現(xiàn)破損的現(xiàn)象，并且跟機(jī)器的外殼很有規(guī)律地接觸而導(dǎo)致的對(duì)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(zhǔn)電壓是10V的話(huà)，就可以允許有±0.01V的波動(dòng)變化，如果不是的話(huà)，就會(huì)引起顯示的圈套波動(dòng)這樣的情況。

但是如果這個(gè)時(shí)候的顯示波動(dòng)的幅度沒(méi)有超過(guò)波動(dòng)電壓的波動(dòng)的幅度的話(huà)，那么電子尺就是正常的了。
6、安裝直線(xiàn)位移傳感器的對(duì)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(huà)，這樣會(huì)出現(xiàn)顯示數(shù)字跳動(dòng)的情況。那么出現(xiàn)這樣的情況的時(shí)候，必須要對(duì)平行度和角度進(jìn)行調(diào)整了。
7、在連接的過(guò)程當(dāng)中，一定要多加注意，電子尺的三條線(xiàn)是不可以接錯(cuò)的，電源線(xiàn)和輸出線(xiàn)是不可以調(diào)換的。如果上面的線(xiàn)接錯(cuò)的話(huà)，就會(huì)出現(xiàn)線(xiàn)性誤差很大的情況，要控制的話(huà)是很難的，控制的精度也會(huì)變得很差，而顯示很容易出現(xiàn)跳動(dòng)的現(xiàn)象等等。
信號(hào)處理
辨向原理
在實(shí)際應(yīng)用中，位移具有兩個(gè)方向，即選定一個(gè)方向后，位移有正負(fù)之分，因此用一個(gè) 光電元件測(cè)定莫爾條紋信號(hào)確定不了位移方向。為了辨向，需要有 π/2相位差的兩個(gè)莫爾條紋信號(hào)。如圖2，在相距1/4條紋間距的位置上安放兩個(gè)光電元件，得到兩個(gè)相位差π/2的電信號(hào)u01和u02，經(jīng)過(guò)整形后得到兩個(gè)方波信號(hào)u01’和u02’。光柵正向移動(dòng)時(shí)u01超前u02 90度，反向移動(dòng)時(shí)u02超前u01 90度，故通過(guò)電路辨相可確定光柵運(yùn)動(dòng)方向。
細(xì)分技術(shù)
隨著對(duì)測(cè)量精度要求的提高，以柵距為單位已不能滿(mǎn)足要求，需要采取適當(dāng)?shù)拇胧?duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分。所謂細(xì)分就是在莫爾條紋信號(hào)變化一個(gè)周期內(nèi)，發(fā)出若干個(gè)脈沖，以減少脈沖當(dāng)量。如一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出n個(gè)脈沖，則可使測(cè)量精度提高n備，而每個(gè)脈沖相當(dāng)于原來(lái)柵距的1/n。由于細(xì)分后計(jì)數(shù)脈沖頻率提高了 n倍，因此也稱(chēng)n倍頻。
通常用的有兩種細(xì)分方法：其一：直接細(xì)分。在相差1/4莫爾條紋間距的位置上安放兩個(gè)光電元件，可得到兩個(gè)相位差90o的電信號(hào)，用反相器反相后就得到四個(gè)依次相差90o的交流信號(hào)。同樣，在兩莫爾條紋間放置四個(gè)依次相距1/4條紋間距的光電元件，也可獲得四個(gè)相位差90o的交流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)四倍頻細(xì)分。其二：電路細(xì)分。
美國(guó)MTS M系列位移傳感器主要分類(lèi)
根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式
直線(xiàn)位移傳感器：
直線(xiàn)位移傳感器的功能在于把直線(xiàn)機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

為了達(dá)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(guò)滑片在滑軌上的位移來(lái)測(cè)量不同的阻值。傳感器滑軌連接穩(wěn)態(tài)直流電壓，允許流過(guò)微安培的小電流，滑片和始端之間的電壓，與滑片移動(dòng)的長(zhǎng)度成正比。將傳感器用作分壓器可大限度降低對(duì)滑軌總阻值性的要求，因?yàn)橛蓽囟茸兓鸬淖柚底兓粫?huì)影響到測(cè)量結(jié)果。
角度位移傳感器：
角度位移傳感器應(yīng)用于障礙處理：使用角度傳感器來(lái)控制你的輪子可以間接的發(fā)現(xiàn)障礙物。原理非常簡(jiǎn)單：如果馬達(dá)角度傳感器構(gòu)造運(yùn)轉(zhuǎn)，而齒輪不轉(zhuǎn)，說(shuō)明你的機(jī)器已經(jīng)被障礙物給擋住了。此技術(shù)使用起來(lái)非常簡(jiǎn)單，而且非常有效；要求就是運(yùn)動(dòng)的輪子不能在地板上打滑（或者說(shuō)打滑次數(shù)太多），否則你將無(wú)法檢測(cè)到障礙物。一個(gè)空轉(zhuǎn)的齒輪連接到馬達(dá)上就可以避免這個(gè)問(wèn)題，這個(gè)輪子不是由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)而是通過(guò)裝置的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)它：在驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，如果惰輪停止了，說(shuō)明你碰到障礙物了。
根據(jù)材質(zhì)
霍耳式位移傳感器：它的測(cè)量原理是保持霍耳元件（見(jiàn)半導(dǎo)體磁敏元件）的激勵(lì)電流不變，并使其在一個(gè)梯度均勻的磁場(chǎng)中移動(dòng)，則所移動(dòng)的位移正比于輸出的霍耳電勢(shì)。磁場(chǎng)梯度越大，靈敏度越高；梯度變化越均勻，霍耳電勢(shì)與位移的關(guān)系越接近于線(xiàn)性。圖2中是三種產(chǎn)生梯度磁場(chǎng)的磁系統(tǒng)：a系統(tǒng)的線(xiàn)性范圍窄，位移Z=0時(shí)，霍耳電勢(shì)≠0；b系統(tǒng)當(dāng)Z<2毫米時(shí)具有良好的線(xiàn)性，Z=0時(shí)，霍耳電勢(shì)=0；c系統(tǒng)的靈敏度高，測(cè)量范圍小于1毫米。圖中N、S分別表示正、負(fù)磁極。霍耳式位移傳感器的慣性小、頻響高、工作可靠、壽命長(zhǎng)，因此常用于將各種非電量轉(zhuǎn)換成位移后再進(jìn)行測(cè)量的場(chǎng)合。
光電式位移傳感器：它根據(jù)被測(cè)對(duì)象阻擋光通量的多少來(lái)測(cè)量對(duì)象的位移或幾何尺寸。特點(diǎn)是屬于非接觸式測(cè)量，并可進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。光電式位移傳感器常用于連續(xù)測(cè)量線(xiàn)材直徑或在帶材邊緣位置控制系統(tǒng)中用作邊緣位置傳感器。
美國(guó)MTS M系列位移傳感器特性參數(shù)
標(biāo)稱(chēng)阻值：電位器上面所標(biāo)示的阻值。
重復(fù)精度：此參數(shù)越小越好。
分辨率：位移傳感器所能反饋的小位移數(shù)值.此參數(shù)越小越好.導(dǎo)電塑料位移傳感器分辨率為無(wú)窮小。
允許誤差：標(biāo)稱(chēng)阻值與實(shí)際阻值的差值跟標(biāo)稱(chēng)阻值之比的百分?jǐn)?shù)稱(chēng)阻值偏差，它表示電位器的精度。允許誤差一般只要在±20%以?xún)?nèi)就符合要求，因?yàn)橐话阄灰苽鞲衅魇且苑謮旱姆绞絹?lái)使用，具體電阻的大小對(duì)傳感器的數(shù)據(jù)采集沒(méi)有影響。
線(xiàn)性精度：直線(xiàn)性誤差.此參數(shù)越小越好。
壽命：導(dǎo)電塑料位移傳感器都在200萬(wàn)次以上。
美國(guó)MTS M系列位移傳感器應(yīng)用
火車(chē)輪緣的幾何狀態(tài)參數(shù)影響著列車(chē)運(yùn)行的速度與平穩(wěn)度，對(duì)列車(chē)的安全運(yùn)行十分重要。傳統(tǒng)的檢測(cè)手段較為復(fù)雜，通常是用帶有游標(biāo)的專(zhuān)用尺子來(lái)進(jìn)行測(cè)量，對(duì)數(shù)據(jù)的人工讀取造成測(cè)量的誤差比較大，同時(shí)不能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理。隨著我國(guó)鐵路事業(yè)的發(fā)展，列車(chē)運(yùn)行速度越來(lái)越快，火車(chē)輪緣狀態(tài)參數(shù)的快速檢修和數(shù)字化管理變得十分重要。輪緣檢測(cè)儀采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、單片機(jī)處理系統(tǒng)和簡(jiǎn)潔穩(wěn)定的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可方便的對(duì)幾何狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行連續(xù)快速測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了輪緣高度、輪輞厚度等參數(shù)測(cè)量的數(shù)字化。
輪緣高度、寬度、輪輞厚度等方面的檢測(cè)用到很多傳感器，而為關(guān)注的是位移傳感器，位移傳感器有很多種，用在火車(chē)上車(chē)輪緣狀檢測(cè)是目前新型傳感器技術(shù)叫做激光位移傳感器。目前用在火車(chē)輪緣上檢測(cè)是的激光三角測(cè)量法，短距離的測(cè)量精度很高。可以直接把位移傳感器安裝在軌道上進(jìn)行檢測(cè)，同樣也可以采用激光反射式位移傳感器為測(cè)量器件激光傳感器模沿直線(xiàn)方向掃描輪緣形狀，同時(shí)記錄整個(gè)輪緣數(shù)據(jù)。通過(guò)微處理器即可得出整個(gè)輪緣輪廓曲線(xiàn)，進(jìn)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(cè)量的數(shù)據(jù)上傳計(jì)算機(jī)，生成數(shù)據(jù)庫(kù)，利用先進(jìn)的后處理軟件對(duì)火車(chē)輪緣進(jìn)行數(shù)字化管理。它不僅可以對(duì)在線(xiàn)運(yùn)行列車(chē)測(cè)量輪對(duì)的磨損，還可以在生產(chǎn)線(xiàn)上對(duì)輪對(duì)尺寸是否合格進(jìn)行分選。
交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展離不開(kāi)檢測(cè)技術(shù)，而儀器儀表以及傳感器技術(shù)才是檢測(cè)技術(shù)的核心。高速動(dòng)力發(fā)展的今天，人們不僅僅希望體驗(yàn)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(shù)的發(fā)展會(huì)給人們生活交通帶來(lái)更多的安全，我國(guó)傳感器技術(shù)的發(fā)展也將帶動(dòng)交通運(yùn)輸方面在國(guó)際上擁有的先進(jìn)技術(shù)發(fā)展。