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位移測量儀表

時間 : 2022年9月27日分類 :工程百科

[拼音]：weiyi celiang yibiao

[外文]：displacement measuring instrument

測量剛體平移或轉(zhuǎn)動時的線位移或角位移的機械量測量儀表，用于測量機械位移、機械零部件的幾何參數(shù)（尺寸、表面形狀等）以及在加工過程中連續(xù)測量鋼板、紙和橡膠等的幾何尺寸。位移測量儀表由位移傳感器、測量電路和指示器等部分組成。位移傳感器按輸出信號的類型可分為模擬式位移傳感器和數(shù)字式位移傳感器兩類。

模擬式位移傳感器

將被測位移變換為模擬量信號輸出的測量元件。通常由變換元件、導向構(gòu)件和測量力彈簧等部分構(gòu)成，有時傳感器還包括測量電路的一部分。模擬式位移傳感器按變換元件工作原理又可分為電阻式、電容式、電感式、渦流式、光電式和霍爾式等。圖為電感式位移傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，變換元件主要是由線圈和磁芯構(gòu)成的差動電感線圈。測量位移時，傳感器的測量端與被測對象接觸，量端感受位移S，并通過測桿使磁芯作相應的移動，因而使線圈的電感量發(fā)生變化，而發(fā)出信號。測量電路將傳感器輸出信號轉(zhuǎn)換和放大后，由指示器指示被測位移值。磁芯的運動方向由測桿與外殼的滑動配合來限制。測量力彈簧給出使量端與被測物在測量時保持接觸所需的測量力。模擬式位移傳感器結(jié)構(gòu)較簡單、價格較低，因此使用范圍很廣。測量上限值為130微米～625毫米，測量誤差為0.01～2％。

數(shù)字式位移傳感器

將被測位移轉(zhuǎn)換為數(shù)碼信號輸出的測量元件，又稱為編碼器。編碼器按編碼方式分為絕對編碼器和增量編碼器兩類。

（1）絕對編碼器:它對應每一位移量都能產(chǎn)生唯一的數(shù)字編碼，因此在指示某一的位移時，編碼器不必要存貯原先的位移。編碼的分辨力決定于編碼器輸出數(shù)字的位數(shù)。編碼器的結(jié)構(gòu)與所利用的物理現(xiàn)象(電、光或磁)的變化有關(guān)。例如電刷編碼器一般是一個盤子，上面有若干條同心的軌道，稱為數(shù)道。數(shù)道上導電面積和一些絕緣面積構(gòu)成代碼，每條數(shù)道對應輸出數(shù)字的一位數(shù)。當盤子隨被測物轉(zhuǎn)動時，電刷以電接觸的方式讀出每個數(shù)道上的導電區(qū)和絕緣區(qū)，產(chǎn)生數(shù)字編碼。磁性編碼器和光學編碼器的結(jié)構(gòu)與電刷編碼器相似，只是位移的編碼輸出由磁或光束來表示。絕對編碼器的特點是誤差不會累積，而且在位移快速變化時不必考慮電路的響應問題。

（2）增量編碼器:它在測量物體位移時，能發(fā)生電流或電壓的躍變。輸出信號的每次躍變所對應的位移增量決定于編碼器的分辨力。為了測量位移，必須利用存貯器計數(shù)躍變的次數(shù)。屬于這一類傳感器的有感應同步器、磁柵和光柵。增量編碼器的特點是零點可以任意設定，分辨力為1微米。

數(shù)字式位移傳感器測量精確度高、測量范圍寬，適用于對大位移的測量，在精密定位系統(tǒng)和精密加工技術(shù)中得到廣泛應用。

參考書目