一文搞懂激光位移传感器的原理、应用、选型

什么是光学式激光位移传感器？

所谓位移传感器，就是以微米（μm）为单位，测量物体的高度、厚度、距离等的传感器。

一般光电传感器是检测物体的「有/无」而位移传感器则用于测量「物体移动了几mm的距离」。

常见的激光位移传感器采用的是三角测量原理，测量物体至传感器之间的距离。

激光位移传感器的优点有哪些？

非接触测量

可以长距离测量

可以测量微小物体

高速、高精度测量

大部分物体都可以测量

激光位移传感器和其他原理位移传感器对比

激光位移传感器的最大缺点是什么？

激光位移传感器出光和受光窗口透镜，容易受到粉尘和油污的污染。透镜⼀旦被污染会挡住了⼀部分光或者完全挡住光路造成检测偏差或不能检测。

激光位移传感器能做什么？

厚度测量：

厚度测量:

弯曲、变形测量：

松弛度测量：

平整度检测：

定位：

段差判别：

重叠检出：

形状、外形检测：

当然还有很多简单的检测例如：高度、限位、计数、有无等等，您可以尽情发挥你的想象力用好激光位移传感器。

选择激光位移传感器要了解的参数有哪些？

对于激光位移传感器选型时候一定要了解的一些参数，这些非常重要。

1、分辨率：一般是指传感器的最小量程是多少，也就是传感器的最大识别率。如果是该参数标注为1mm，那么分辨率就等于1mm。

2、重复精度：我们一定要知道就算被测物在静止状态下，测量值都会有轻微的波动。静止状态下的被测物在相同位置下反复测量的误差幅度就是重复精度。例如该参数标注为1μm 那该传感器重复精度即为1μm。

3、满量程（有效量程）：即传感器额定的有效量程范围。我们在选择传感器一定要针对需求的检测距离选择包含有效量程范围内的传感器。

4、线性精度：测量值和实际位移的误差。线性精度用百分比表示，但由于量程是一段范围而且越到量程顶点越难保证测量精度，所以大多传感器都会标注量程顶点的线性精度来直观反映传感器的性能。

5、采样频率/采样周期：频率是指每秒钟测量的次数，频率越高测量一次花费的时间越短，测量时间越短越适合高速移动物体的检测。

6、平均采样次数：即使在静止状态下都会有轻微的测量波动，此时需要多次测量计算平均数使测量值稳定准确。

常规选型流程：

最后一定要注意输出接口是否满足您的使用要求：

例如RS-422、RS-232C、USB、开关量、模拟量等等

位移传感器的分类及原理

人们在经典电磁学的基础上，将不方便定量检测和处理的位移、位置、液位、大小、流量、速度、振动等物理量转化为易于定量检测和便于定量检测的电量 信息传输和处理，这是生产生活中广泛使用的位移传感器。

位移传感器又称线性传感器，是属于金属感应的线性器件，传感器的作用是将各种被测物理量转化为电能。位移是与物体在运动过程中的位置运动有关的量，位移的测量范围相当广泛。小位移常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器检测，大位移常用感应同步器、光栅、电容光栅、磁栅等传感技术测量。其中，光栅传感器具有易于数字化、精度高（目前最高分辨率可以达到纳米级）、抗干扰能力强、无人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，被广泛应用于 机床加工、检测仪器等行业得到越来越广泛的应用。

位移传感器的分类及原理根据工作原理：电位器位移传感器

它通过电位计元件将机械位移转换为电阻或电压输出，该输出是其线性或任意函数。 普通线性电位器和圆形电位器都可以分别用作线性位移和角位移传感器。然而，设计用于测量位移的电位器需要位移变化和电阻变化之间的明确关系。电位器式位移传感器的动刷与被测物相连接。物体的位移使电位器运动端的电阻发生变化，电阻值的变化反映了位移的大小，电阻值的增减指示了位移的方向。电源电压通常加在电位器上，将电阻变化转换成电压输出。线绕电位器在电刷移动时，其阻值以转动电阻的步进变化，其输出特性也呈步进变化。如果将这种位移传感器用作伺服系统中的位移反馈元件，过大的阶跃电压会导致系统振荡。因此，在电位器的生产中应尽量减少每匝的阻值。电位计型传感器的另一个主要缺点是磨损。

磁致伸缩位移传感器

通过内部非接触式测控技术，准确检测活动磁环的绝对位置，测量被测产品的实际位移值。

它利用磁致伸缩原理，通过两个不同磁场的交汇产生应变脉冲信号，从而精确测量位置。 测量元件为波导，波导内部的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成。测量过程是在传感器的电子腔内产生电流脉冲，电流脉冲在波导内传输，从而在波导外产生圆形磁场。由于磁致伸缩的作用，在波导中会产生一个应变的机械波脉冲信号。 这种应变的机械波脉冲信号以固定的声速传输，并很快被电子室检测到。这种应变机械波脉冲信号在波导中的传播时间与有源磁环和电子腔之间的距离成正比，通过测量时间可以高精度确定。由于输出信号是真正的绝对值而不是缩放或放大的信号，因此没有信号漂移或值变化，也不需要定期重新缩放。

磁致伸缩位移传感器是根据磁致伸缩原理制造的高精度、长行程绝对位置测量位移传感器，它采用内部非接触测量方法，由于测量用的有源磁环与传感器本身不直接接触，不会摩擦磨损，因此具有使用寿命长、环境适应性强、可靠性高、安全性好的特点。便于系统自动化，即使在恶劣的工业环境（如容易出现油崩、灰尘或其他污染的场合）也能正常工作。

该传感器采用高科技材料和先进的电子加工技术，因此可以在高温、高压和高振动环境下使用。传感器的输出信号是绝对位移值。 即使电源中断或重新连接，数据也不会丢失，无需复位为零。由于敏感元件为非接触式，即使连续重复检测，也不会对传感器造成任何磨损，可大大提高检测的可靠性和使用寿命。直线位移传感器

直线位移传感器的作用是将直线机械位移转换成电信号。为了达到这种效果，通常将可变电阻滑轨定位在传感器的固定部分，通过滑轨上滑动件的位移来测量不同的电阻值。传感器导轨连接到稳态直流电压，允许微安的小电流流过，滑块和启动之间的电压与滑块行程的长度成正比。使用传感器作为分压器可以最大限度地降低对滑块总电阻值精度的要求，因为温度变化引起的电阻变化不会影响测量结果。

角位移传感器 角位移传感器应用于障碍物处理：使用角度传感器控制您的车轮可以间接找到障碍物。原理很简单：如果电机角度传感器结构在运转，而齿轮不转动，说明你的机器被障碍物挡住了。这种技术使用起来非常简单，而且非常有效；唯一的要求是移动的轮子不要在地板上滑动（或滑动太多次），否则您将无法检测到障碍物。连接到电机的惰轮避免了这个问题，车轮不是由电机驱动，而是由设备的运动驱动：如果在驱动轮旋转时惰轮停止，则您遇到了障碍物。

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