位移傳感器又稱為線性傳感器，是一種屬于金屬感應(yīng)的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉(zhuǎn)換為電量。在生產(chǎn)過程中，位移的測量一般分為測量實物尺寸 和機械位移兩種。按被測變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式又可分為物性型和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居 多，包括電位器式位移傳感器、電感式位移傳感器、自整角機、電容式位移傳感器、電渦流式位移傳感器、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個重要優(yōu)點 是便于將信號直接送入計算機系統(tǒng)。這種傳感器發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛。

在這種轉(zhuǎn)換過程中有許多物理量(例如壓力、流量、加速度等)常常需要先變換為位移，然后再將位移變換成電量。因此位移傳感器是一類重要的基本傳感 器。在生產(chǎn)過程中，位移的測量一般分為測量實物尺寸和機械位移兩種。機械位移包括線位移和角位移。按被測變量變換的形式不同，位移傳感器可分為模擬式和數(shù) 字式兩種。模擬式又可分為物性型（如自發(fā)電式）和結(jié)構(gòu)型兩種。常用位移傳感器以模擬式結(jié)構(gòu)型居多，包括電位器式位移傳感器、

電感式位移傳感器（見電感式傳感器）、自整角機、電容式位移傳感器（見電容式傳感器）、電渦流式位移傳感器（見電渦流式傳感器）、霍爾式位移傳感器等。數(shù)字式位移傳感器的一個重要優(yōu)點是便于將信號直接送入計算機系統(tǒng)（見數(shù)字式傳感器）。這種傳感器發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛(見感應(yīng)同步器、碼盤、光柵式傳感器、磁柵式傳感器)。

電 位器式位移傳感器?　它通過電位器元件將機械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角 位移傳感器。但是，為實現(xiàn)測量位移目的而設(shè)計的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關(guān)系。圖1中的電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相 連。物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電 阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個主要缺點是易磨損。它的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，輸出信號大，使用方便，價格低廉。

電位器式位移傳感器，它通過電位器元件將機械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸 出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實現(xiàn)測量位移目的而設(shè)計的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定 關(guān)系。電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。物體的位移引起電位器移動端的電阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了 位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。線繞式電位器由于其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會引起系統(tǒng)振蕩。因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個主要缺點是易磨損。它的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，輸出信號大，使用方便，價格低廉。

磁致伸縮位移傳感器通過非接觸式的測控技術(shù)精確地檢測活動磁環(huán)的絕對位置來測量被檢測產(chǎn)品的實際位移值的；該傳感器的高精度和高可靠性已被廣泛應(yīng)用于成千上萬的實際案例中。

由于作為確定位置的活動磁環(huán)和敏感元件并無直接接觸，

因此傳感器可應(yīng)用在極惡劣的工業(yè)環(huán)境中，不易受油漬、溶液、塵?；蚱渌廴镜挠绊?，IP防護等級在IP67以上。此外，傳感器采用了高科技材料和先進的 電子處理技術(shù)，因而它能應(yīng)用在高溫、高壓和高振蕩的環(huán)境中。傳感器輸出信號為絕對位移值，即使電源中斷、重接，數(shù)據(jù)也不會丟失，更無須重新歸零。由于敏感 元件是非接觸的，就算不斷重復檢測，也不會對傳感器造成任何磨損，可以大大地提高檢測的可靠性和使用壽命。

磁致伸縮位移傳感器，是利用磁致伸縮原理、通過兩個不同磁場相交產(chǎn)生一個應(yīng)變脈沖信號來準確地測量位置的。測量元件是一根波導管，波導管內(nèi)的敏感元件由特殊的磁致伸縮材料制成的。測量過程是由傳感器的電子室內(nèi)產(chǎn)生電流脈 沖，該電流脈沖在波導管內(nèi)傳輸，從而在波導管外產(chǎn)生一個圓周磁場，當該磁場和套在波導管上作為位置變化的活動磁環(huán)產(chǎn)生的磁場相交時，由于磁致伸縮的作用， 波導管內(nèi)會產(chǎn)生一個應(yīng)變機械波脈沖信號，這個應(yīng)變機械波脈沖信號以固定的聲音速度傳輸，并很快被電子室所檢測到。由于這個應(yīng)變機械波脈沖信號在波導管內(nèi)的 傳輸時間和活動磁環(huán)與電子室之間的距離成正比，

通過測量時間，就可以高度精確地確定這個距離。由于輸出信號是一個真正的絕對值,而不是比例的或放大處理的信號,所以不存在信號漂移或變值的情況,更無需定期重標。

磁致伸縮位移傳感器是根據(jù)磁致伸縮原理制造的高精度、長行程絕對位置測量的位移傳感器。它采用非接觸的測量方式，由于測量用的活動磁環(huán)和傳感器自身并無直接接觸，不至于被摩擦、磨損，因而其使用壽命長、環(huán)境適應(yīng)能力強，可靠性高，安全性好，便于系統(tǒng)自動化工作，即使在惡劣的工業(yè)環(huán)境下，也能正常工作。此外，它還能承受高溫、高壓和強振動，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于機械位移的測量、控制中。

繞線位移傳感器:是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體，并把它繞在絕緣骨架上制成。繞線電位器特點是接觸電 阻小，精度高，溫度系數(shù)小，其缺點是分辨力差，阻值偏低，高頻特性差。主要用作分壓器、變阻器、儀器中調(diào)零和工作點等。

導電塑料位移傳感器:

用 特殊工藝將DAP（鄰苯二甲酸二稀丙脂）電阻漿料覆在絕緣機體上，加熱聚合成電阻膜，或?qū)AP電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹槽內(nèi)形成的實心體作為電阻體。 特點是：平滑性好、分辯力優(yōu)異耐磨性好、壽命長、動噪聲小、可靠性極高、耐化學腐蝕。用于宇宙裝置、導彈、飛機雷達天線的伺服系統(tǒng)等。

金屬玻璃鈾位移傳感器:

用絲網(wǎng)印刷法按照一定圖形，將金屬玻璃鈾電阻漿料涂覆在陶瓷基體上，經(jīng)高溫燒結(jié)而成。特點是：阻值范圍寬，耐熱性好，過載能力強，耐潮，耐磨等都很好， 是很有前途的電位器品種，缺點是接觸電阻和電流噪聲大。

金屬膜位移傳感器:

金屬膜電位器的電阻體可由合金膜、金屬氧化膜、金屬箔等分別組成。特點是分辨力高、耐高溫、溫度系數(shù)小、動噪聲小、平滑性好。

光電式位移傳感器:

消除了機械接觸，壽命長、可靠性高，缺點：數(shù)字信號輸出,處理煩瑣

磁敏式位移傳感器:

消除了機械接觸，壽命長、可靠性高，缺點：對工作環(huán)境要求較高。

辨向原理

在實際應(yīng)用中，位移具有兩個方向，即選定一個方向后，位移有正負之分，因此用一個光電元件測定莫爾條紋信號確定不了位移方向。為了辨向，需要有π/2相位差的兩個莫爾條紋信號。在相距1/4條紋間距的位置上安放兩個光電元件，得到兩個相位差π/2的電信號u01和u02，經(jīng)過整形后得到兩個方波信號u01’和u02’。光柵正向移動時u01超前u0290度，反向移動時u02超前u0190度，故通過電路辨相可確定光柵運動方向。

　　細分技術(shù)

隨著對測量精度要求的提高，以柵距為單位已不能滿足要求，需要采取適當?shù)拇胧δ獱枟l紋進行細分。所謂細分就是在莫爾條紋信號變化一個周期內(nèi)，發(fā)出若干 個脈沖，以減少脈沖當量。如一個周期內(nèi)發(fā)出n個脈沖，則可使測量精度提高n備，而每個脈沖相當于原來柵距的1/n。由于細分后計數(shù)脈沖頻率提高了n倍，因 此也稱n倍頻。

通常用的有兩種細分方法：其一、直接細分。在相差1/4莫爾條紋間距的位置上安放兩個光電元件，可得到兩個相位差90o 的電信號，用反相器反相后就得到四個依次相差90o的交流信號。同樣，在兩莫爾條紋間放置四個依次相距1/4條紋間距的光電元件，也可獲得四個相位差 90o的交流信號，實現(xiàn)四倍頻細分。其二、電路細分。

根據(jù)運動方式

　　直線位移傳感器：

為了達到這一效果，通常將可變電阻滑軌 定置在傳感器的固定部位，通過滑片在滑軌上的位移來測量不同的阻值。傳感器滑軌連接穩(wěn)態(tài)直流電壓，允許流過微安培的小電流，滑片和始端之間的電壓，與滑片 移動的長度成正比。將傳感器用作分壓器可降低對滑軌總阻值精確性的要求，因為由溫度變化引起的阻值變化不會影響到測量結(jié)果。

　　角度位移傳感器：

角度位移傳感器應(yīng)用于障礙處理：使用角度傳感器來控制你的輪子可以間接的發(fā)現(xiàn)障礙物。原理非常簡單：如果馬達角度傳感器構(gòu)造運轉(zhuǎn)，而齒輪不轉(zhuǎn)，說明你的 機器已經(jīng)被障礙物給擋住了。此技術(shù)使用起來非常簡單，而且非常有效；有一點要求就是運動的輪子不能在地板上打滑（或者說打滑次數(shù)太多），否則你將無法檢測到 障礙物。一個空轉(zhuǎn)的齒輪連接到馬達上就可以避免這個問題，這個輪子不是由馬達驅(qū)動而是通過裝置的運動帶動它：在驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)的過程中，如果惰輪停止了，說明 你碰到障礙物了。

根據(jù)材質(zhì)

　　電位器式位移傳感器

它通過電位器元 件將機械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和角位移傳感器。但是，為實現(xiàn)測量位移目 的而設(shè)計的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關(guān)系。圖1中的電位器式位移傳感器的可動電刷與被測物體相連。物體的位移引起電位器移動端的電 阻變化。阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。通常在電位器上通以電源電壓，以把電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓輸出。線繞式電位器 由于其電刷移動時電阻以匝電阻為階梯而變化，其輸出特性亦呈階梯形。如果這種位移傳感器在伺服系統(tǒng)中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會引起系統(tǒng)振蕩。 因此在電位器的制作中應(yīng)盡量減小每匝的電阻值。電位器式傳感器的另一個主要缺點是易磨損。它的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，輸出信號大，使用方便，價格低廉。

　　霍耳式位移傳感器

它的測量原理是保持霍耳元件（見半導體磁 敏元件）的激勵電流不變，并使其在一個梯度均勻的磁場中移動，則所移動的位移正比于輸出的霍耳電勢。磁場梯度越大，靈敏度越高；梯度變化越均勻，霍耳電勢 與位移的關(guān)系越接近于線性。圖2中是三種產(chǎn)生梯度磁場的磁系統(tǒng)：a系統(tǒng)的線性范圍窄，位移Z=0時，霍耳電勢≠0；b系統(tǒng)當Z<2毫米時具有良好的 線性，Z=0時，霍耳電勢=0；c系統(tǒng)的靈敏度高，測量范圍小于1毫米。圖中N、S分別表示正、負磁極?；舳轿灰苽鞲衅鞯膽T性小、頻響高、工作可靠、壽 命長，因此常用于將各種非電量轉(zhuǎn)換成位移后再進行測量的場合。

　　光電式位移傳感器

它根據(jù)被測對象阻擋光通量的多少來測量對象的位移或幾何尺寸。特點是屬于非接觸式測量，并可進行連續(xù)測量。光電式位移傳感器常用于連續(xù)測量線材直徑或在帶材邊緣位置控制系統(tǒng)中用作邊緣位置傳感器。

火車輪緣的幾何狀態(tài)參數(shù)影響著列車運行的速度與平穩(wěn)度，對列車的安全運行十分重要。傳統(tǒng)的檢測手段較為復雜，通常是用帶有游標的專用尺子來進行測 量，對數(shù)據(jù)的人工讀取造成測量的誤差比較大，同時不能實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)的數(shù)字化管理。隨著我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，列車運行速度越來越快，火車輪緣狀態(tài)參數(shù)的精確 快速檢修和數(shù)字化管理變得十分重要。輪緣檢測儀采用現(xiàn)代傳感器技術(shù)、單片機處 理系統(tǒng)和簡潔穩(wěn)定的機械結(jié)構(gòu)，可方便精確的對幾何狀態(tài)參數(shù)進行連續(xù)快速測量，實現(xiàn)了輪緣高度、輪輞厚度等參數(shù)測量的數(shù)字化。輪緣高度、寬度、輪輞厚度等方 面的檢測用到很多傳感器，而為關(guān)注的是位移傳感器，位移傳感器有很多種，用在火車上車輪緣狀檢測是目前新型傳感器技術(shù)叫做激光位 移傳感器，激光位移傳感器可精確非接觸測量被測物體的位置、位移等變化，主要應(yīng)用于檢測物的位移、厚度、振動、距離、直徑等幾何量的測量。目前用在火車輪 緣上檢測是的激光三角測量法，短距離的測量精度很高?？梢灾苯影盐灰苽鞲衅靼惭b在軌道上進行檢測，同樣也可以采用激光反射式位移傳感器為測量器件激光傳感 器模沿直線方向掃描輪緣形狀，同時記錄整個輪緣數(shù)據(jù)。通過微處理器即可得出整個輪緣輪廓曲線，進而求得輪緣寬度、輪緣高度、70mm磨損量和磨損面積等。 并且能把測量的數(shù)據(jù)上傳計算機，生成數(shù)據(jù)庫，利用先進的后處理軟件對火車輪緣進行數(shù)字化管理。它不僅可以對在線運行列車測量輪對的磨損，還可以在生產(chǎn)線上 對輪對尺寸是否合格進行分選。

交通運輸?shù)陌l(fā)展離不開檢測技術(shù)，而儀器儀表以及傳感器技術(shù)才是檢測技術(shù)的核心。高速動力發(fā)展的今天，人們不僅僅希望體驗到是的舒適和享受，而且跟多的希望得到是安全。傳感器技術(shù)的發(fā)展會給人們生活交通帶來更多的安全，我國傳感器技術(shù)的發(fā)展也將帶動交通運輸方面在國際上擁有的一流先進技術(shù)發(fā)展。