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位移傳感器

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,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,在開關的感應面將產生一個交變磁場,當金屬物體接近此感應面時,金屬中則產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線對模擬量的智能控制。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。
位移傳感器

位移傳感器相關產品

分類

  根據運動方式分類
  直線位移傳感器
  原理:
  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。
  根據材質分類
  金屬膜傳感器、導電塑料傳感器、光電式傳感器、磁敏式傳感器、金屬玻璃鈾傳感器、繞線傳感器
  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。圖1中的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Z<2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、負磁極。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。

水力發電廠的應用

  水力發電是一個復雜的過程。為了產生穩定的電流,水輪機必須依賴穩定的水流速率。在我們的應用中,水流速率大約為1200升/秒。本文所講述的是直線位移傳感器在控制水流速率中所起的重要作用。
  裝有直線位移傳感器的水輪機選擇環境優美并具有水位落差和可持續噴涌的水源,其水能能夠確保水力的可持續發展。西多會修道院“Marienstatt”在11世紀開始利用水能,這是一個很好的例子。在修道院,最初只是利用水能驅動水磨磨谷物的。從公元1917年開始,修道院利用水流推動直流發電機為修道院供電,功率只有9KW,主要是以照明為目的的。
  在五十年代,發電系統被帶有三相發電機的水輪機所代替,最大的輸出功率為68KW。但控制水流進給速率成為了問題,因為水源是由被稱為“Nister”的小河,水流速率波動很大(125~1200升/秒),水流通過水輪機時也是沒有被控制的,所以可獲得的平均能量不超過45KW。總結最后的十年,累計發電總量為1.5千萬多千瓦時。
  可是,大規模的現代化發展,對更大功率的電能輸出的穩定性的要求成為必然。在Westerwald位于Mudenbach的W?RTH Wasserkraftanlagen GmbH公司接受的這個任務,設計出了水輪機流量計。此流量計由兩個不同尺寸大小的壓水腔組成(比例為2:1),以確保恒定水流沖入水輪機,從而得到穩定的電流輸出。結果,公益用電不再缺乏,并且一些電能還能反饋給公眾事業。
  較小的壓水腔控制低流速,較大的壓水腔控制中等水流速率,它們一起將水流控制在滿流速1200升/秒。一個被稱為導流葉片的裝置調節每個壓水腔的供水量,導流葉片控制水流以確保水流平穩地流入流量計。
  利用電子元件使兩個壓水腔協調工作,調節導流葉片的位置從而達到系統配合的最佳效果,使得水流恒定防止紊亂。
  圖爾克直線位移傳感器具有高精度的特點,能提供µm級的精度。它以模擬量(4~20mA)的輸出方式,能夠檢測到液壓缸的行程以啟動控制閥,達到精確地控制導流葉片的目的。
  帶有運動磁塊的直線位移傳感器
  精確性和穩定性
  通過對水道水位地測量,導流葉片被精確地控制,以保證水位恒定。在自動運行模式中,第一步,較小的壓水室被打開,發電機被推動運行,隨后達到額定地轉速。當壓水室1全部被打開后,如果水位上漲時,第二個較大的壓水室將打開40[%],與此同時較小的壓水室完全關閉(大壓水室的40[%]與100[%]的小壓水室流量相當)。如果大壓水室100[%]的打開水位還在上漲,那么小壓水室將逐漸被打開直到最大水流速率1200升/秒為限。當水位下降時,兩個壓水室將被關閉。因此最大的發電功率可達85KW,功率相應的提高了25[%],這年發電量就很可觀了。

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