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    新聞資訊

    常見位移傳感器原理簡介

    霍爾效應

    是一種磁電效應,是德國物理學家霍爾1879年研究載流導體在磁場中受力的性質時發現的。


    根據霍爾效應,人們用半導體材料制成霍爾元件,它具有對磁場敏感、結構簡單、體積小、頻率響應寬、 輸出電壓變化大和使用壽命長等優點,因此,在測量、自動化、計算機和信息技術等領域得到廣泛的應用。當電流垂直于外磁場方向通過導體時,在垂直于磁場和電流方向的導體的兩個端面之間出現電勢差的現象稱為霍爾效應,該電勢差稱為霍爾電勢差(霍爾電壓)。 好比一條路, 本來大家是均勻的分布在路面上, 往前移動. 當有磁場時, 大家可能會被推到靠路的右邊行走. 故路 (導體) 的兩側, 就會產生電壓差. 這個就叫“霍爾效應”。 根據霍爾效應做成的霍爾器件,就是以磁場為工作媒體,將物體的運動參量轉變為數字電壓的形式輸出,使之具備傳感和開關的功能。 訖今為止,已在現代汽車上廣泛應用的霍爾器件有:在分電器上作信號傳感器、ABS系統中的速度傳感器、汽車速度表和里程表、液體物理量檢測器、各種用電負載的電流檢測及工作狀態診斷、發動機轉速及曲軸角度傳感器、各種開關,等等。 例如:汽車點火系統,設計者將霍爾傳感器放在分電器內取代機械斷電器,用作點火脈沖發生器。這種霍爾式點火脈沖發生器隨著轉速變化的磁場在帶電的半導體層內產生脈沖電壓,控制電控單元(ECU)的初級電流。相對于機械斷電器而言,霍爾式點火脈沖發生器無磨損免維護,能夠適應惡劣的工作環境,還能**地控制點火正時,能夠較大幅度提高發動機的性能,具有明顯的優勢?;魻柶骷ㄟ^檢測磁場變化,轉變為電信號輸出,可用于監視和測量汽車各部件運行參數的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉速等等,并可將這些變量進行二次變換;可測量壓力、質量、液位、流速、流量等?;魻柶骷敵隽恐苯优c電控單元接口,可實現自動檢測。目前的霍爾器件都可承受一定的振動,可在零下40攝氏度到零上150攝氏度范圍內工作,全部密封不受水油污染,完全能夠適應汽車的惡劣工作環境。

    磁致伸縮傳感器原理

     

    傳感器的核心包括一條鐵磁材料的測量感應元件,一般被稱為 "波導管",一個可以移動的永磁鐵,磁鐵與波導管會產生一個縱向向的磁場。
    每當電流脈沖(即 "詢問信號")由傳感器電子頭送出并通過波導管時,**個磁場便由波導管的徑向方面制造出來(見圖)。
    當這兩個磁場在波導管相交的瞬間,波導管產生 "磁致伸縮" 現像,一個應變脈沖即時產生。這個被稱為 "返回信號" 的脈沖以超聲的速度從產生點(即位置測量點)運行回傳感器電子頭并被檢測器檢出來。準確的磁鐵位置測量是由傳感器電路的一個高速計時器對詢問信號發出到返回信號到達的時間周期探測而計算出來,這個過程極為快速與**無誤。
    利用計算脈沖的運行時間來測量永磁鐵的位置為我們提供了一個優良值的位置讀數,而且永遠不需要定期重標或擔心斷電后歸零的問題。非接觸式的測量消除了機械磨損的問題,保證了*佳的重復性和持久性。

     

     

    差動變壓傳感器(LVDT

     


    線性差動變壓器,簡稱LVDT。結構如圖所示,它是由一個可以移動的導磁材料鐵芯與三個線圈所組成,一個初級線圈與兩個次級線圈均繞在同一中空的絕緣體上,而鐵芯可在其中自由移動。

     當初級線圈通上交流電源激勵時,則產生了耦合磁場,使得兩個次級線圈感應電壓,而兩個次級線圈使串聯且極性相反(相位相差1800),使得輸出為兩次級電壓之差。

     當鐵芯在中央位置時,兩個次級線圈感應的磁場強度相同,因此感應電壓一樣,使得輸出電壓為零,如圖a。當鐵芯往上移動時,次級線圈1的感應磁場比次級線圈2強,因此次級線圈1所感應的電壓比次級線圈2大,便知Vout不為零,且隨鐵芯愈,往左移,Vout愈大,如圖b,且相位與Vi同相。若鐵芯往下移動時,則次級線圈2的輸出電壓大于次級線圈1,使Vout的電壓相位與Vi相位差1800,電壓的大小隨往下移動距離成正比,如圖c。因此可右Vout大小得知鐵芯相對于中點的位移量,而Vout的相位可代表移動的方向。

     

    導電塑料電位器

    導電塑料電位器又稱為,這種電位器的電阻體是由塑料粉(用于電阻基板)及導電材料的粉料經高溫塑壓而成。導電塑料電位器的耐磨性好,使用壽命長,允許電刷接觸壓力很大,因此它在振動、沖擊等惡劣的環境下仍能可靠地工作。此外,它的分辨率較高,線性度較好,阻值范圍大,能承受較大的功率。導電塑料電位器的缺點是阻值易受溫度影響,溫漂較大,影響測量精度。

    一、電位器式位移傳感器的分類


    1、根據運動方式分類:

     

    直線位移傳感器

     

    角度位移傳感器

    2、根據電阻材質分類:

     

    金屬玻璃鈾傳感器,繞線傳感器,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

     

    二、主要特性參數

     

    標稱阻值:電位器上面所標示的阻值。

    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.

    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.

     

    三、常用電位器傳感器特性

     

    導電塑料位移傳感器:

    用特殊工藝將DAP(鄰苯二甲酸二稀丙脂)電阻漿料覆在絕緣機體上,加熱聚合成電阻膜,或將DAP電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹槽內形成的實心體作為電阻體。特點是:平滑性好、分辯力優異耐磨性好、壽命長、動噪聲小、可靠性極高、耐化學腐蝕。用于宇宙裝置、導彈、飛機雷達天線的伺服系統等。

     

    繞線位移傳感器:是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體,并把它繞在絕緣骨架上制成。繞線電位器特點是接觸電阻小,精度高,溫度系數小,其缺點是分辨力差,阻值偏低,高頻特性差。主要用作分壓器、變阻器、儀器中調零和工作點等。

     

    金屬玻璃鈾位移傳感器:

    用絲網印刷法按照一定圖形,將金屬玻璃鈾電阻漿料涂覆在陶瓷基體上,經高溫燒結而成。特點是:阻值范圍寬,耐熱性好,過載能力強,耐潮,耐磨等都很好, 是很有前途的電位器品種,缺點是接觸電阻和電流噪聲大。

     

    磁敏式位移傳感器:

    消除了機械接觸,壽命長、可靠性高,缺點:對工作環境要求較高.

     

    金屬膜位移傳感器:

    金屬膜電位器的電阻體可由合金膜、金屬氧化膜、金屬箔等分別組成。特點是分辨力高、耐高溫、溫度系數小、動噪聲小、平滑性好。

     

    四、電位器式位移傳感器使用方式,原理

     

    電位器式位移傳感器使用方式:

    一般采用給位移傳感器加上一個電壓,利用其優良的平滑性,來檢測輸出電壓(輸出電阻改變輸出電壓)分壓比。

    位移傳感器原理:

    可變電阻(電位器)式位移傳感器。

    滬公網安備 31011202007252號

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