浅谈传感器的应用——位移测量

通过学习，我们了解到传感器对于信息技术十分关键，在生活各个方面占有着不可或缺的地位，能够测量不同的物理量（如力、速度，气体、液体、温度等），本文主要介绍用于位移测量的传感器，并简要阐述其工作原理。

以下便是对几种测量位移传感器的介绍。

一、电阻应变式位移传感器

电阻式传感器基本原理是将被测信号的变化转变成电阻值的变化，能够进行位移、形变、力等的测量，而应变式位移传感器便是基于电阻式传感器所制成，其工作原理主要是将被测位移量转换成弹性元件的形变和应变，然后通过应变片和应变电桥，输出一个正比于被测位移的电量，同时这种传感器采用了悬臂梁-螺旋弹簧串接的组合结构，测量的位移较大，通常在10-100mm.

二、电容式传感器

电容式传感器的基本原理便是将被非测量转换成电容量变化的传感器，也就是说通过电容的变化，可以通过C=εA/d就可求出位移量，电容式传感器除了能够用于测量位移，还能够测量振动、角度、加速度等。

三、差分变压器式传感器

工作原理同变压器，由两个或多个带铁芯的电感线圈组成，一、二次绕组之间的耦合，随衔铁或两个绕组之间的相对位移而改变，也就是说被测件的微小位移使衔铁在差分线圈中移动，线圈的电感值就会发生变化，将被测位移量转换成电压输出，其中两个二次绕组反向串接，此时差分输出电压为零，于此同时通过输出我们就可以知道衔铁位移的大小和方向，并由此可判断出被测物体的移动方向和位移量大小。

四、霍尔式位移传感器

将磁场强度相同的两块永久磁铁，同极性相对的放置，霍尔元件处在两块磁铁之间，此时霍尔电势为零，位移为零，若霍尔元件发生相对位移，霍尔元件感受的磁感应强度也会改变，此时霍尔电势的大小反映出霍尔元件与磁铁间的相对位置的变化，就能够求出位移量大小，适合测量微位移及振动的测量。

五、总结

通过学习我们能够知道对于不同精度和不同被测对象，所选择的测量传感器都不尽相同。因此，我们学习传感器一定要先学会其基本工作原理，找到不同传感器相通的地方，针对性地学习，这样才能提高对传感器知识点的掌握。

测量基础知识——认识一下位移传感器和尺寸测量仪

位移传感器

位移传感器指的是物体从某个位置向其他位置移动时，测量其移动量的设备。不仅可测量移动量，还可用于物体的高度／厚度／宽度等尺寸测量，需要根据用途、所需精度及使用环境，选择适合的设备。位移传感器的测量方式大致分为2种，使用光或磁场/声波等的“非接触式”和可直接接触对象进行测量的“接触式”。

原理和特点

尺寸测量仪

尺寸测量仪指的是可测量圆柱物体的外径或物体高度、宽度及厚度等的设备。其测量对象不仅为尺寸值，还可用于获得摆动宽度或定位等信息。 测量方式包括，扫描激光后，通过物体产生阴影时间运算的激光扫描方式和将平行光照射到物体上后，通过CCD图像传感器获得物体产生阴影部分的方式。

应用举例

▪ 厚度的确认：测量压延钢板的厚度是否均匀或粘贴玻璃的厚度是否在规格范围内等。

▪ 高度或高度差的确认：测量排列基板的高度是否均匀或组装到基板中的芯片是否产生特别的高度差。

▪ 外径的确认：测量批量生产的圆柱状部件的外径，并判断各个部件是合格品还是不合格品。

▪ 变形、平面度：测量玻璃基板是否变形或研磨的金属部件是否平坦等。

▪ 行程和定位测量VCM马达的行程量或目标物已进入加工设备内的正确位置等。

▪ 3D形状：在确认部件变形后，不仅可在1个生产线上进行测量，还可用于确认平面上所有高度方向变形时的测量。

如何选择位移传感器和尺寸测量仪

需要根据用途、所需精度及使用环境，选择适当种类的移位计和测量仪。

▪ 根据要求的测量精度进行选择

可测量的精度会随使用的测量仪存在较大差异。

1mm：刻度尺、、卷尺、规尺

0.1 mm：游标卡尺

0.01mm：千分尺、千分表、移位计／尺寸测量仪

0.001mm：位移传感器／尺寸测量仪、工具显微镜、３D测量仪、电动测微计

▪ 根据目标物的材质或特性进行选择

坚硬/柔软：

当目标物为坚硬物质（金属等）时，可使用直接接触目标物的测量仪（游标卡尺或千分尺）等设备。相反，如果目标物为柔软的物质（合成树脂等），则直接接触的测量仪将无法获得正确的测量值。需要采用使用激光的非接触式测量仪。

不透明/透明：

当为不透明的目标物时，可使用各种测量仪测量所需部位。相反，如果为透明的目标物，则需要选择符合材质的测量仪。当为硬化的树脂材料（塑料等）时，采用千分尺等接触式测量仪则为非常简便的测量方法。如果为类似薄膜的材料时，则需使用激光移位计等非接触式测量仪。

▪ 根据目标物的形状或用途进行选择

根据用途进行选择时，需要在考虑目标物的形状后选择适合的设备。

▪ 根据导入数量或导入成本进行选择

测量现场的人数、以什么频率使用设备也是必须考虑到的要点。并根据设备投资额度选择测量仪。

大量导入的测量仪：

在制造现场中频繁使用的测量仪为规尺及游标卡尺。可进行0.1 mm至1 mm单位的测量，被很多人用作个人使用的测量仪。

特定工序使用的测量仪：

在生产线的检查中，可进行模具的尺寸确认等。要求的精度因目标物而异，需要选择符合其精度的测量仪。一般精度越高，测量仪的导入成本也就越贵。对于３D测量仪等，还需要配合测量仪建立导入环境。

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