在我们首次接触到接触式位移传感器时,我深刻了解到,这种测量设备或物体位置变化的传感器,通过直接接触目标并检测由此产生的物理变化(如电阻、电容、电感或压电效应等)来实现位移测量。这种传感器通常具备较高的测量精度和灵敏度,因为它们直接与被测物体接触,从而能够准确地感知微小的位置变化。
我进一步探索了这些传感器工作原理,对于小范围位移的测量,常使用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式和霍尔传感器等技术。每种技术都有其独特之处,适用于不同的应用场景和要求。
特别是差动变压器式,它是一种广泛应用于感觉力学位移传感中的技术。这是一个具有一个主边绕组以及两个副边按差动方式连接的绕组开口变压器。这个开口上有一块活动铁芯,当铁芯发生位移时,使得磁路改变,从而导致输出差动电压随之改变,其输出电压Es与铁芯位移成线性关系且十分敏锐。
对于大范围位移的测量,则更倾向于采用诸如光栅、容栅或者磁栅等高级传感技术。在这些中,光栅传感器由于其特殊优势而逐渐得到更多人士青睐。
CMOS光栅措施则是我最近对这项领域深入研究的一部分。这是一种利用光学效应来衡量物体移动距离的手段,它具有极高精度、高灵敏度及快速响应速度。它基于CMOS(互补金属氧化物半导体)工艺,并结合了光栅阵列与光电子二极管阵列。此外,由一系列微小透明和不透明线条构成的小型图案通常在晶片表面制造成为一个微型光栅。当激励源通过该图案后会形成干涉条纹,每个干涉条纹间隔与所用到的整个图案相匹配。而位于下方的是一排用于检测经过图案后的强弱变化所用的多个二极管数组。当物品移动时,该图案也跟着移动使得干涉条纹位置发生相应调整。借助比较不同位置上的强弱,可以计算出实际移动距离。
这项措施因其易于数字化处理(目前分辨率可达纳米级)、抗扰能力强以及缺乏人为操作误差,便捷安装及使用稳定性佳,在加工机床及其相关仪表行业中越来越受到重视。
最后,但同样重要的是探讨驱动方式。我发现有几种常见驱动模式:回弹式(自复原弹簧), 直推/拉伸, 带刃齿轮, 磁吸引/排斥, 电气驱动等每一种都带有自己的优点适用于特定的需求环境。在日后的实践中,我计划继续深入学习各类方法以便更好地理解它们之间如何协同工作以实现最优性能。