项目三 位移检测

项目背景

在生产实践中，需要进行位移测量的场合非常多。位移测量通常是线位移和角位移测量的总称。位移是向量，对位移的测量除了要确定大小以外，还要确定其方向。此外，还有许多被测物理量可以转化为位移进行测量，如压力、位置等，都可以通过某种转换部件转换为直线位移，然后通过测量位移间接得到被测量。

目前用于测量位移的传感器类型很多，最常用的位移传感器主要有电感式传感器和光电式传感器等。电感式传感器主要建立在电磁感应的基础上，把输入物理量( 如位移、振幅、压力、流量、比重等参数)转换为线圈的电感或互感的变化，再由测量电路转换为电压或电流的变化。光电式传感器是基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出。光电式传感器除能测量光强之外，还能利用光线的透射、遮挡、反射、干涉等测量多种物理量，如位移、尺寸等，因而是一种应用极广泛的重要敏感器件。光电测量时是不与被测对象直接接触的，光束的质量又近似为零，所以在测量中不存在摩擦，对被测对象几乎不施加压力。在许多应用场合，光电式传感器比其他传感器有明显的优越性。

本项目中主要介绍电感式、电涡流式、光栅式等位移传感器的工作原理及应用。

教学导航

教学小结

位移测量通常是线位移和角位移测量的总称，位移是向量，对位移的测量，除了要确定大小以外，还要确定其方向。用于测量位移的传感器类型很多，本项目通过三个任务介绍了常用的电感式传感器、电涡流式传感器和光栅式传感器的工作原理及应用。

电感式传感器是把被测量转换为电感量变化的一种传感器，包括自感式、差动变压器式、电涡流式等。自感式传感器的基本原理是将被测量的变化转换为电感变化。它可以分为变气隙型、变面积型和螺管型三种。变气隙型灵敏度高，但非线性严重，量程较小;变面积型的灵敏度低，但是具有良好的线性，量程较大;螺管型的灵敏度最低，但量程大，线性较好。为了提高电感式传感器的灵敏度，减小测量误差，常采用差动方式。

电涡流式传感器的工作原理是基于涡流效应，涡流的大小与导体的电阻率ρ、磁导率μ、导体的厚度t、线圈的励磁频率f以及线圈到被测导体间的距离 x等参数有关。电涡流式传感器可分为高频反射和低频投射两类。

光栅式传感器是根据莫尔条纹原理制成的一种计量光栅，主要用于位移测量及与位移相关的物理量(如速度、加速度、振动、质量、表面轮廓等方面)测量。