8、位移与速度传感器技术解析

位移与速度传感器技术解析

1. 位移传感器概述

位移传感器在工业和科研领域有着广泛的应用，不同类型的位移传感器基于不同的测量原理，各有其特点和适用场景。下面将详细介绍几种常见的位移传感器。

1.1 磁致伸缩位移传感器

磁致伸缩位移传感器通过测量脉冲在波导中的传播时间来确定位置磁体的绝对行程。其工作过程为：脉冲产生的声音在波导中传播，最终被拾取线圈检测到。该系统具有无接触、无磨损的优点，位置磁体无需电源供应。它能够实现高分辨率（<2μm）、高线性度（<0.01%）和高重复性（0.001%）。不过，其可达到的上限截止频率在kHz范围内，且随着测量范围的增加而降低，这是由于脉冲触发后波的衰减时间所导致的。

1.2 数字位移传感器

数字位移传感器基于脉冲测量原理，脉冲以数字信息形式存在，可为“0”或“1”。在最简单的情况下，接近开关可提供物体是否存在的信息，而位移传感器则需提供任意位置的信息。这一测量任务通过测量大量脉冲并从中推断位置来完成，每个脉冲被称为增量，代表每次数量的恒定增加。

• 工作原理 ：测量传感器由测量头和标尺组成，通常测量头固定，标尺与测量对象相连并随其移动。标尺上有固定间隔的条形码，由光电传感器扫描，脉冲被计为增量。已知两个增量之间的距离，就可通过增量求和测量位置，通过单位时间内的脉冲数测量速度。
• 局限性与解决方案 ：这种测量方式无法测量运动方向，且由于是增量计数，不知道距离的绝对数值。开机后，传感器不知道当前位置，通常在测量开始时将位移设为零，从这个任意零点开始相对测量位移。为解