接触式位移传感器是一种用于测量设备或物体位置变化的传感器,它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。这种传感器因其直接与被测物体接触,能够准确地捕捉微小位置变动而具有较高的精度和灵敏度。
工作原理上,对于小范围位移的测量,常采用应变式、差分变压器式、涡流式、霍尔效应等技术进行探测。这些技术各具特点,适用于不同应用场景和精度要求。
在差分变压器中,差分变压器是最广泛应用的一种,它是一个有一个绕组和两个按差分方式连接的绕组开口变压器。其中,铁芯位移改变磁路,从而输出差动电压随之改变,其线性关系且非常敏感。
对于大范围位移,则通常使用同步环、光栅或容栅等传感技术,其中光栅传感器因其独特优势得到了日益广泛应用。
CMOS光栅则是一种利用光电效应来实现物体位移测量,以其高精度、高灵敏度及快速响应著称。这一技术基于CMOS半导体制造工艺结合了光栅和光电二极管阵列。CMOS光栅由微小图案构成,一般在芯片表面上制备。一系列透明和不透明线条组成,这些干涉条纹间距与图案间距相对应。当经过这些干涉条纹时,由于衍射现象形成干涉模式。在每个干涉模式下,都会有特定的强弱,而这正是通过检测可以计算出物体移动距离所需信息。此外,该系统易于数字化处理,并且抗噪声能力强,无需人为读数误差,而且安装方便可靠。
驱动方式方面,有多种选择,每一种都带有一些独特之处:
回弹式(弹簧自复位):这种方法利用弹簧将检测部分返回到初始状态,因此无需额外能耗。
电机驱动:使用步进马达或者伺服马达提供稳定且可控的运动轨迹。
液力泵驱动:通过液力泵提供恒定流量以保持良好的工作条件。
气缸驱动:气缸推挽系统使得行程控制更加平滑。
其他机械手段:包括齿轮箱、三角杆机构等,也可以根据具体情况选择合适的手段进行控制。