第6章位移测量DisplacementMeasurement常用位移传感器6.1DisplacementSensor位移测量应用实例6.2Examples of DisplacementMeasurement返回
第6章 位移测量 Displacement Measurement 6.1 常用位移传感器 Displacement Sensor 6.2 位移测量应用实例 Examples of Displacement Measurement 返回
位移测量包含：倾斜、弯曲、变形、移偏心、间隙、位置、1动、圆度、冲击、偏心率、冲程、宽度等等。来自不同应用领域的许多量都可归结为位移或间隙变化。ENA12395
位移测量包含： 偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、移 动、圆度、冲击、偏心率、冲程、宽度等等。来自 不同应用领域的许多量都可归结为位移或间隙变化
位移的测量（1）位移测量的分类：按被测量，位移的测量分为线位移测量和角位移测量。按测量参数的特性，位移测量分为静态位移测量和动态位移测量。（2）位移测量注意问题测量方向与位移方向重合位移是指物体上某一点在一定方向上的位置变动，是矢量。如果测量方向与位移方向不重合，则测量结果仅仅反映该测量方向上的分量，而不能真实反映需测位移的大小位移测量时，应当根据不同的测量对象，选择适当的测量点、测量方向和测量系统
位移的测量 按被测量，位移的测量分为线位移测量和角位移测量。 按测量参数的特性，位移测量分为静态位移测量和动态位 移测量。 （1）位移测量的分类： （2）位移测量注意问题： 测量方向与位移方向重合 位移是指物体上某一点在一定方向上的位置变动，是矢量。 如果测量方向与位移方向不重合，则测量结果仅仅反映该测 量方向上的分量，而不能真实反映需测位移的大小。 位移测量时，应当根据不同的测量对象，选择适当的测量 点、测量方向和测量系统
6.1常用位移传感器型式测量范围精确度直线性特点电阻式滑线式线位移±0.1%±0.1%1~300mm分辨率较好，可用于静态或动态测量。机角位移0°~360°±0.1%±0.1%械结构不牢固结构牢固，寿命长，变阻器线位移1~1000mm±0.5%±0.5%但分辨率差，电噪声角位移±0.5%±0.5%0~60 rad大应变式±0.5%应变不牢固非粘贴式的±0.1%±1%粘贴的±0.3%应变±2%~3%牢固，使用方便，需温度补偿和高绝缘电半导体的±0.25%应±2%~3%满刻度阻输出幅值大，温度变±20%灵敏性高
6.1 常用位移传感器 型 式 测量范围 精确度 直线性 特 点 电阻式 滑线式 线位移 角位移 变阻器 线位移 角位移 1~300 mm 0°~360° 1~1000 mm 0~60 rad ±0.1% ±0.1% ±0.5% ±0.5% ±0.1% ±0.1% ±0.5% ±0.5% 分辨率较好，可用于 静态或动态测量。机 械结构不牢固 结构牢固，寿命长， 但分辨率差，电噪声 大 应变式 非粘贴式的 粘贴的 半导体的 ±0.5%应变 ±0.3%应变 ±0.25%应 变 ±0.1% ±2%~3% ±2%~3% ±1% 满刻度 ±20% 不牢固 牢固，使用方便，需 温度补偿和高绝缘电 阻输出幅值大，温度 灵敏性高
常用位移传感器（2/4）型式测量范围精确度直线性特点电感式±1%自感式变气隙±0.2 mm±3%只宜用于微小位移型测量测量范围较前者宽1.5~2 mm螺管型使用方便可靠，动300~2000mm0.15%~0.1态性能较差%特大型分辨率好，受到磁±0.5%±0.08~±75场干扰时需屏蔽差动变压器±0.0%mm分辨率好，受被测±1%~3%物体材料、形状、<3%涡电流式±2.5~±250加工质量影响mm可在1200r/min的±0.1°～~±转速下工作，坚固0.7°同步机±0.5%对温度和湿度不敏360°感微动同步器±1%±0.05%非线性误差与变压10°旋转变压器±0.1%比和测量范260°
常用位移传感器(2/4) 型 式 测量范围 精确度 直线性 特 点 电感式 自感式 变气隙 型 螺管型 特大型 差动变压器 涡电流式 同步机 微动同步器 旋转变压器 ±0.2 mm 1.5~2 mm 300~2000 mm ±0.08~ ±75 mm ±2.5~ ±250 mm 360° 10° 60° ±1% ±0.5% ±1%~3% ±0.1°~± 0.7° ±1% ±3% 0.15%~0.1 % ±0.0% <3% ±0.5% ±0.05% ±0.1% 只宜用于微小位移 测量 测量范围较前者宽， 使用方便可靠，动 态性能较差 分辨率好，受到磁 场干扰时需屏蔽 分辨率好，受被测 物体材料、形状、 加工质量影响 可在1200 r/min 的 转速下工作，坚固、 对温度和湿度不敏 感 非线性误差与变压 比和测量范围有关
常用位移传感器（3/4)型式测量范围特点精确度直线性电容式变面积10-3~100mm±1%±0.005%介电常数受环境温度湿度变化的影响分辨率很好，但测量范变间距0.1%10-3~10 mm围很小，只能在小范围内近似地保持线性霍尔元件±1.5mm0.5%结构简单，动态特性好感应同步器模拟和数字混合测量10-3~100 mm2.5μm/250直线式系统，数字显示（直线mm式感应同步器的分析率可达1μm)0°~360°旋转式±0.5
常用位移传感器(3/4) 型 式 测量范围 精确度 直线 性 特 点 电容式 变面积 变间距 10-3~100 mm 10-3~10 mm ±0.005% 0.1% ±1% 介电常数受环境温度、 湿度变化的影响 分辨率很好，但测量范 围很小，只能在小范围 内近似地保持线性 霍尔元件 ±1.5 mm 0.5% 结构简单，动态特性好 感应同步 器 直线式 旋转式 10-3~100 mm 0°~360° 2.5µm/250 mm ±0.5" 模拟和数字混合测量 系统，数字显示(直线 式感应同步器的分析率 可达1 µm)
常用位移传感器（4/4)型式测量范围精确度特点直线性计量光栅模拟和数字混合测量系统，数字显示(长光长光栅10-3~1000mm3μm/1mm栅分辨率0.1~1μm)±1"圆光栅0°~360°磁栅长磁栅10-3~10000mm5 μm/1 mm测量时工作速度可达12 m/min±1"0°~360°圆磁栅角度编码器~360°0°10-6 r分辨率好，可靠性高接触式~360°0°10-8 r光电式
常用位移传感器(4/4) 型 式 测量范围 精确度 直线 性 特 点 计量光栅 长光栅 圆光栅 10-3~1000 mm 0°~360° 3 µm/1 mm ±1" 模拟和数字混合测量 系统，数字显示(长光 栅分辨率0.1~1 µm) 磁栅 长磁栅 圆磁栅 10-3~10000 mm 0°~360° 5 µm/1 mm ±1" 测量时工作速度可达 12 m/min 角度编码 器 接触式 光电式 0°~360° 0°~360° 10-6 r 10-8 r 分辨率好，可靠性高
电阻、电容、电感式位移传感器的特点，常用的位移传感器。1. 电阻式，包括电位器式和电阻应变式两类。适用于几毫米到几百毫米的位移测量。2.电容式可用来测量0.1～10mm的线位移和1(")到几十(°)的角位移。3.电感式电感式位移传感器分为自感和互感两类。前者可适于测量较大位移(数mm到数百mm)，。互感式（土0.1～土200mm)，电涡流式位移传感器，可以测量小到微米级，大到几百毫米的位移
电阻、电容、电感式位移传感器的特点 • 常用的位移传感器 • 1. 电阻式 包括电位器式和电阻应变式两类。适 用于几毫米到几百毫米的位移测量。 • 2.电容式 可用来测量0.1 ～10mm的线位移和1(″) 到几十(°)的角位移。 • 3.电感式 电感式位移传感器分为自感和互感两 类。前者可适于测量较大位移(数mm到数百 mm)，。互感式 (±0.1～±200mm)，电涡流式位 移传感器，可以测量小到微米级，大到几百毫米 的位移
电阻式位移传感器L电位器式传感器线绕式电阻传感器非线绕式电阻传感器薄膜电位器导电塑料电位器光电电位器
一、电阻式位移传感器 线绕式 薄膜电位器 导电塑料电位器 光电电位器 非线绕式 电位器式传感器 线绕式电阻传感器 非线绕式电阻传感器 电位器式传感器
电位器式传感器电位器是人们常用到的一种电子元件，它作为传感器可以将机械位移或其他能变换成位移的非电量变换为电阻值的变化并容易转换成电压的变化。电位器式传感器具有结构简单，价格低廉，性能稳定，对环境条件要求不高，输出信号大，易于转换，便于维修的优点。其缺点是存在摩擦，分辨力有限精度不够高，动态响应较差，仅适于测量变化较缓慢的量，常用作位置信号发生器。图3-1(a)和(b)分别为直线位移和角位移传咸哭的外形ABCCB直线位移型角位移型变阻式传感器变阻式传感器
电位器式传感器 电位器是人们常用到的一种电子元件， 它作为传感器可以 将机械位移或其他能变换成位移的非电量变换为电阻值的变化， 并容易转换成电压的变化。 电位器式传感器具有结构简单， 价 格低廉， 性能稳定， 对环境条件要求不高， 输出信号大， 易 于转换， 便于维修的优点。 其缺点是存在摩擦， 分辨力有限， 精度不够高， 动态响应较差，仅适于测量变化较缓慢的量， 常 用作位置信号发生器。 图3-1(a)和(b)分别为直线位移和角位移传 感器的外形图