長度傳感器

　　氣動傳感器

　　將被測長度轉(zhuǎn)換為空氣壓力和流量等，用作相對測量（見長度計量技術(shù)）的傳感器。它的特點是可以用于不接觸測量，利用內(nèi)徑測頭(見氣動量儀)可以方便地測量孔徑，但示值范圍小，一般為±20～±100微米。圖1為采用波紋管作為尺寸轉(zhuǎn)換和放大元件的壓力式氣動傳感器的工作原理。被測件厚度變化引起間隙S變化，S變化又引起波紋管內(nèi)壓力變化，從而使框架向左或向右移動。移動的距離就是放大了的被測厚度變化，通過寬刻度指示表指示出來。也可根據(jù)電觸點接觸與否，由指示燈指示被測厚度是否合格。壓力式氣動傳感器還常采用膜片、膜盒等作為轉(zhuǎn)換元件。常見的流量式氣動傳感器主要由測頭、浮子和錐度玻璃管等組成。

　　電學(xué)傳感器

　　將被測長度直接轉(zhuǎn)換為電量的傳感器，主要有電感式、電容式、電接解式、壓電式、磁柵式和感應(yīng)同步器式等。圖2為一種管式結(jié)構(gòu)的電感式傳感器的工作原理。當(dāng)磁芯位于線圈1、2的中間位置時，兩線圈產(chǎn)生的電感量相等。此時，由線圈1、2和振蕩變壓器次級線圈組成的電橋保持平衡。當(dāng)帶磁芯的測桿上下移動時，兩線圈產(chǎn)生的電感量不等，電橋不平衡，有電壓U0輸出。U0的大小與測桿移動距離成比例。電感式傳感器配以相應(yīng)的電子放大和指示部分，便成為電感測微儀。電感式傳感器的分辨率很高，可達0.01微米，測量范圍一般小于2毫米，大的可達幾十毫米。電容式傳感器與電感式傳感器的原理相似，一般是把線圈和磁芯換成固定極筒和可動極筒，當(dāng)測桿移動時產(chǎn)生的是電容量變化。20世紀(jì)80年代初出現(xiàn)了用于電子卡尺的大量程電容傳感器，測量范圍為150毫米。電接觸式傳感器是利用電觸點副發(fā)出電信號判別被測尺寸合格與否的。電觸點的移動可由測桿直接傳來，也可經(jīng)杠桿或其他機構(gòu)放大，以提高其靈敏度。電接觸式傳感器主要用于自動測量中。壓電式傳感器是利用受壓變形時會產(chǎn)生電荷的固體材料，例如石英晶體、鋯鈦酸鋁、鈮鎂酸鋁等作為轉(zhuǎn)換元件的，主要用于輕便的上置式表面粗糙度測量儀中。

　　光電傳感器

　　將被測長度先轉(zhuǎn)換為光量，再轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器。常見的有光柵式(見光柵測長技術(shù))、激光式、固體陣列式和光導(dǎo)纖維式等。激光式又可分為光波干涉式、掃瞄式和光強式等(見激光測長技術(shù))。固體陣列傳感器是70年代初期出現(xiàn)的一種圖象傳感器。固體陣列是一種線型或面型的光電轉(zhuǎn)換元件。其中用得較多的是電荷耦合器件（圖3）。它是一種在硅芯片的一面沉積柵電極結(jié)構(gòu)的器件。柵電極和硅芯片間有一層約為0.1～0.12微米厚的SiO2透明絕緣層，形成電容陣列。由于柵電極可以透光，硅芯片是一種光敏材料，當(dāng)光照射在其上時，在內(nèi)部產(chǎn)生電荷載流子，并被收集和存儲在硅芯片的勢阱中。勢阱是當(dāng)在柵電極上加正電壓時，在電場的作用下，與電極相鄰的硅芯片表面的正電荷被推離后形成的一個耗盡層。存儲在勢阱中的電荷載流子，在適當(dāng)?shù)臅r候會穿透芯片，經(jīng)電荷放大器后輸出。勢阱是芯片中的分立單元，其分辨率可達0.01毫米或更高。將被測尺寸、圖象等以光掃描或投影等方法投射在電荷耦合器件上時，光信號即轉(zhuǎn)換為電信號輸出，經(jīng)電路處理后即可得到被測尺寸等的量值。固體陣列傳感器適用于小型復(fù)雜形狀工件的多尺寸自動測量。一次投影或光掃描可以測量幾十個尺寸。光導(dǎo)纖維傳感器主要用于測量微小位移和精密定位。

　　術(shù)語解說

　　分辨率

　　在測定對象物靜止時，以距離來換算線性輸出的擺動幅度，區(qū)別在數(shù)字輸出時數(shù)據(jù)偏差的幅度和分辨率，稱為重復(fù)精度。

　　響應(yīng)時間

　　物體的位移和寬度是在步進變化時的線性輸出。為了使模擬輸出在10～90%內(nèi)變化，以「響應(yīng)時間」來表現(xiàn)所需的時間。

　　直線性（線性）

　　線性輸出相對于理想直線的誤差。

　　通常將其與整個測定范圍（FullScale：FS）相比，以百分比的形式來表示，如1%FS。

　　傳感器參數(shù)

　　應(yīng)用：適用于汽車起重機等

　　技術(shù)參數(shù)：

　　測量范圍0～90m，0～45m尺寸

　　重復(fù)性<0.03%F.s

　　輸出信號4～20mA0～5V

　　溫度范圍-10˙C～+70˙C

　　電壓范圍DC15～36V

　　絕緣電阻〉5000MΩ50V

　　線性<0.3%F.s

　　應(yīng)用領(lǐng)域編輯

　　螺紋鋼、鐵絲、鋼帶、鋼板、鋼軌等在線長度測量。