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机械位移传感器 一、电感传感器概述 1．电感传感器工作原理 利用线圈自感或互感的变化实现非电量。它可以直接测量直线位移和角位移，还可以通过一定的敏感元件把振动、压力、应变、流量和比重等转换成位移量的参数进行检测。 2. 根据转换原理，分为自感式和互感式。 二、自感式传感器 根据结构形式不同，自感式传感器分为变隙式、螺线管式。 变隙式自感式传感器 为了减小非线性误差，实际测量中广泛采用差动变隙式电感传感器。 比较单线圈式和差动式：  ① 差动式变间隙电感传感器的灵敏度是单线圈式的两倍 ② 差动式的非线性项(忽略高次项)；单线圈的非线性项（忽略高次项)；由于Δδ/δ01，因此，差动式的线性度得到明显改善。 2. 变螺线管式自感式传感器 变螺线管式自感式传感器通常采用差动式。优点是结构简单、装配容易、自由行程大，示值范围宽；缺点是灵敏度低，易受外部磁场干扰。 三、差动变压器式传感器 把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动形式连接， 故称差动变压器式传感器。差动变压器结构形式：变隙式、变面积式和螺线管式等。 转换电路： 能辨别移动方向；消除零点残余电压 。 （1）差动整流电路 （2）相敏检波电路 （3）直流差动变压器电路 光电编码器 光电编码器是一种旋转式的位置传感器，它的转轴通常与被测轴连接，随被测轴一起转动。它能将被测轴的角位移转换成二进制编码或一串脉冲。 对于6位二进制码盘，最内圈码盘一半透光， 一半不透光，最外圈一共分成26=64个黑白间隔。每一个角度方位对应于不同的编码。例如零位对应于000000（全黑）；第23个方位对应于010111。这样在测量时， 只要根据码盘的起始和终止位置，就可以确定角位移，而与转动的中间过程无关。一个n位二进制码盘的最小分辨率，即能分辨的角度为α=360°/2n， 一个6位二进制码盘， 其最小分辨的角度α≈5.6° 光栅位移传感器 一、光栅位移传感器的类型和结构 2. 光栅的类型 光栅种类很多，可分为物理光栅和计量光栅。而检测中常用计量光栅。 计量光栅可分为透射式和反射式，均由光源、光栅副、光敏元件构成。透射式光栅一般是用光学玻璃做基体，在其上均匀的刻划出间隔、宽度相等的条纹，形成连续的透光区和不透光区。反射式光栅一般使用不锈钢做为基体，在其上用化学的方法制出黑白相间的条纹，形成反光区和不反光区。 计量光栅按形状还可分为长光栅和圆光栅。长光栅用于直线位移测量，圆光栅用于角位移测量。无论长光栅还是圆光栅，由于刻线很密，如果不进行光学放大，则不能直接用光敏元件来测量光栅移动所引起的光强变化，必须采用莫尔条纹来放大栅距。 二、光栅位移传感器的工作原理 1.工作原理 把两块栅距相等的光栅（光栅1、光栅2）叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线之间形成一个很小的夹角θ，这样就可以看到在近于垂直栅线方向上出现明暗相间的条纹，这些条纹叫莫尔条纹。在d - d线上，两块光栅的栅线重合，透光面积最大， 形成条纹的亮带， 它是由一系列四棱形图案构成的；在f - f线上，两块光栅的栅线错开，形成条纹的暗带，它是由一些黑色叉线图案组成的。因此莫尔条纹的形成是由两块光栅的遮光和透光效应形成的。 2.辨向与细分 光栅读数头实现了位移量由非电量转换为电量，位移是向量， 因而对位移量的测量除了确定大小之外，还应确定其方向。 　　为了辨别位移的方向， 进一步提高测量的精度，以及实现数字显示的目的，必须把光栅读数头的输出信号送入数显表作进一步的处理。光栅数显表由整形放大电路、细分电路、辨向电路及数字显示电路等组成。 （1） 辨向原理 为了能够辨向，需要有相位差为π/2的两个电信号。 在相隔BH/4间距的位置上，放置两个光电元件1和2，得到两个相位差π/2的电信号u1和u2（图中波形是消除直流分量后的交流分量），经过整形后得两个方波信号u1′和u2′。 (2) 细分技术 前面以移过的莫尔条纹的数量来确定位移量，其分辨率为光栅栅距。为了提高分辨率和测量比栅距更小的位移量，可采用细分技术。所谓细分，就是在莫尔条纹信号变化一个周期内，发出若干个脉冲，以减小脉冲当量，如一个周期内发出n个脉冲，即可使测量精度提高到n倍，而每个脉冲相当于原来栅距的1/n。 　 细分方法有机械细分和电子细分两类。 三、超声波传感器应用