角度位移傳感器的應用領(lǐng)域

傳感器(英文名稱(chēng)：transducer/sensor)是一種檢測裝置，能感受力、溫度、光線(xiàn)、顏色以及化學(xué)成分等非電學(xué)量信息，并能將感受到的信息，按一定規律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。角度位移傳感器

傳感器的特點(diǎn)包括：微型化、數字化、智能化、多功能化、系統化、網(wǎng)絡(luò )化。它是實(shí)現自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制的首要環(huán)節。

傳感器的存在和發(fā)展，讓物體有了觸覺(jué)、味覺(jué)和嗅覺(jué)等感官，讓物體慢慢變得活了起來(lái)。依據工作環(huán)境以及其測量的非電學(xué)量的差異，可分為很多種類(lèi)。通常根據其基本感知功能分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線(xiàn)敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類(lèi)。其中較為常見(jiàn)的傳感器有壓力傳感器、溫度傳感器、電流傳感器以及角度位移傳感器等。

下面我們來(lái)介紹認識一下角度位移傳感器的應用領(lǐng)域。

什么是角度位移傳感器

角位移傳感器是位移傳感器的一種型號，是把對角度測量轉換成其他物理量的測量，它采用非接觸式zhuanli設計，與同步分析器和電位計等其它傳統的角位移測量?jì)x相比，有效地提高了長(cháng)期可靠性。

該傳感器采用特殊形狀的轉子和線(xiàn)繞線(xiàn)圈，模擬線(xiàn)性可變差動(dòng)傳感器(LVDT)的線(xiàn)性位移，有較高的可靠性和性能，轉子軸的旋轉運動(dòng)產(chǎn)生線(xiàn)性輸出信號，圍繞出廠(chǎng)預置的零位移動(dòng)±60(總共1200)度。此輸出信號的相位指示離開(kāi)零位的位移方向。轉子的非接觸式電磁耦合使產(chǎn)品具有無(wú)限的分辨率，即絕對測量精度可達到零點(diǎn)幾度。

角度位移傳感器的工作原理

角度位移傳感器用來(lái)檢測角度的。它的身體中有一個(gè)孔，可以配合樂(lè )高的軸。當連結到 RCX 上時(shí)，軸每轉過(guò) 1/16 圈，角度傳感器就會(huì )計數一次。往一個(gè)方向轉動(dòng)時(shí)，計數增加，轉動(dòng)方向改變時(shí)，計數減少。計數與角度傳感器的初始位置有關(guān)。當初始化角度傳感器時(shí)，它的計數值被設置為 0，如果需要，你可以用編程把它重新復位。

有以下三種情況：

(1)將角度變化量的測量變?yōu)殡娮枳兓瘻y量的變阻器式角位移傳感器；

(2)將角度變化量的測量變?yōu)殡娙葑兓臏y量的面積變化型電容角位移傳感器；

(3)將角度變化量的測量變?yōu)楦袘妱?dòng)勢變化量的測量的磁阻式角位移傳感器等等。

它的設計獨特，在不使用諸如滑環(huán)、葉片、接觸式游標、電刷等易磨損的活動(dòng)部件的前提下仍可保證測量精度。

角度位移傳感器的應用

角度位移傳感器可以檢測磁場(chǎng)及其變化，其能在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用。其特點(diǎn)是高精度、無(wú)噪音、高靈敏度、高重復性、高分辨率、接近無(wú)限轉動(dòng)壽命、高頻響應特性好；環(huán)境適用性強，可用于水、粉塵、高低溫、振動(dòng)沖擊等惡劣工業(yè)使用環(huán)境。

角位移傳感器適用于需要精確位移測量的場(chǎng)景，如汽車(chē)、航空伺服系統、工程監控、計算機控制的運動(dòng)設備等。此外，角度位移傳感器還被應用在工業(yè)機器人中，控制機械手等可以活動(dòng)的關(guān)節，對工業(yè)機器人進(jìn)行控制。從結構形式上看，角度傳感器可以包括線(xiàn)繞角度位移傳感器和非線(xiàn)繞角度位移傳感器。

線(xiàn)繞式角度位移傳感器是纏在金屬或者塑料骨架上作為電阻元件的電阻絲：

優(yōu)點(diǎn)：電阻溫度系數低，電阻值穩定性好，功率負載大，使用壽命長(cháng)。

缺點(diǎn)：分辨率有必要的步長(cháng)，總電阻范圍窄，高頻性能差。

從力學(xué)分類(lèi)來(lái)看，有一種在靜態(tài)下工作的角度位移傳感器，例如吊車(chē)和塔吊的吊臂上就用重錘方式角位移傳感器，只能用于沒(méi)有加速度運動(dòng)的環(huán)境，通俗的理解就是不能在運動(dòng)劇烈的環(huán)境上應用，只能用在靜態(tài)的場(chǎng)合，是地球重力場(chǎng)直接作用下的傾斜儀器，類(lèi)似的有氣泡水準儀器，例如在經(jīng)緯儀、全站儀、裝修行業(yè)上使用，水平聯(lián)通管也是類(lèi)似的原理。

角度位移傳感器標準的測量方法是在旋轉編碼器上加重錘，重錘是產(chǎn)生重力作用的元件，在車(chē)輛運動(dòng)環(huán)境下，就要用空氣阻尼、油池阻尼、電磁阻尼來(lái)抑制重錘的晃動(dòng)以至振蕩，就必然使角位移傳感器的靈敏度下降，響應速度下降。?

角度位移傳感器也有非絕對編碼，是增量輸出的，如果沒(méi)有起始脈沖專(zhuān)門(mén)信道，就要用自己外加初始定位傳感器，一般是用紅外的標準產(chǎn)品，缺點(diǎn)是精度低。使用地磁角位移傳感器基本上不受環(huán)境振動(dòng)影響，又受電磁干擾影響，比賽車(chē)輛自身的電動(dòng)機就要磁屏蔽。

航海、航空和航天器使用一種紅外角度位移傳感器，對環(huán)境的可見(jiàn)光或紅外輻射進(jìn)行立體的比較，最簡(jiǎn)單的是求出運載工具相對太陽(yáng)的姿態(tài)，是廣角和立體攝影和圖像處理技術(shù)的綜合，最簡(jiǎn)單地要分辨地平線(xiàn);在比賽的空間，要受到小環(huán)境的光線(xiàn)干擾。

角度位移傳感器的選擇因素

通常，在角度位移傳感器的線(xiàn)性范圍內，它的靈敏度越高越好。傳感器靈敏度高時(shí)，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。這里要注意，角度位移傳感器的靈敏度較高時(shí)，會(huì )出現與被測量無(wú)關(guān)的外界信號干擾，從而影響其測量精度。因此，傳感器需具備較高的信噪比，從而減少從外界混入的干擾信號。

角度位移傳感器的頻率響應特性取決于測量的信號頻率，需在允許的頻率范圍內保持真實(shí)的測量標準。通常，它的響應頻率較高，其能測量的信號頻率范圍就越廣。在動(dòng)態(tài)測量中，應根據信號的特性進(jìn)行響應，以防產(chǎn)生過(guò)大的誤差。

在購買(mǎi)角度位移傳感器時(shí)，還需考慮其穩定性。通常，傳感器在運行過(guò)一段時(shí)間后，設備性能保持不變的能力就稱(chēng)為穩定性。而影響角度位移傳感器的穩定性因素主要有兩個(gè)，一個(gè)是其本身的構造，另一個(gè)就是角度位移傳感器的工作環(huán)境。因此，想要具備良好穩定性的傳感器，選擇傳感器時(shí)還需考慮到其對應用環(huán)境適應性。