一、德國圖爾克?位移傳感器簡介

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。數字式位移傳感器的一個重要優點是便于將信號直接送入計算機系統。這種傳感器發展迅速，應用日益廣泛。

二、位移傳感器特性參數

標稱阻值：電位器上面所標示的阻值。

重復精度：此參數越小越好。

分辨率：位移傳感器所能反饋的小位移數值。此參數越小越好。導電塑料位移傳感器分辨率為無窮小。

允許誤差：標稱阻值與實際阻值的差值跟標稱阻值之比的百分數稱阻值偏差，它表示電位器的精度。允許誤差一般只要在±20%以內就符合要求，因為一般位移傳感器是以分壓的方式來使用，具體電阻的大小對傳感器的數據采集沒有影響。

線性精度：直線性誤差。此參數越小越好。

壽命：導電塑料位移傳感器都在200萬次以上。

三、位移傳感器常見故障

直線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出所測量位置的實際上的位置。對這個裝置的工作有下面幾點要求：

1、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。

2、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。

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。

4、如果直線位移傳感器的電子尺在工作的過程當中，在某一點的顯示數據有規律地跳動，或者是沒有顯示數據的時候，出現這種情況就需要檢查連接線絕緣是不是出現破損的現象，并且跟機器的外殼很有規律地接觸而導致的對地短路。

5、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。

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。

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，而顯示很容易出現跳動的現象等等。

四、位移傳感器系統的結構圖

系統的整體結構如圖1所示，系統主要由上位機、運動控制環節和位移反饋環節組成。上位機為至少含有兩個COM口的工業控制計算機。運動控制環節主要由運動控制器、驅動器、混合式步進電機和水平機械運動裝置組成;位移反饋環節主要由帶數顯表的數字位移傳感器和SPP轉RS232接口電路組成。

數字位移傳感器型號為5CB～10C，位移測量范圍為0～20mm，數顯表讀數范圍為O～19.999mm，分辨率為1μm，線性度達到滿量程的0.05%，即精度達到10μm。

五、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。

磁致伸縮位移傳感器通過非接觸式的測控技術地檢測活動磁環的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*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，就可以高度地確定這個距離。由于輸出信號是一個真正的值，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。

磁致伸縮位移傳感器是根據磁致伸縮原理制造的高精度、長行程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。

六、位移傳感器的應用

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。可以直接把位移傳感器安裝在軌道上進行檢測，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*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上擁有的yi流*技術發展。

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