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常用的位移傳感器的分類及優缺點

位移傳感器的大致分類

位移傳感器是通過電位器元件將機械位移轉換成與之成線性或任意函數關系的電阻、電壓或電流輸出。普通直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移傳感器和角度位移傳感器。但是，為實現測量位移目的而設計的電位器，要求在位移變化和電阻變化之間有一個確定關系。位移傳感器根據材質的不同分為以下幾類：

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中用作位移反饋元件，則過大的階躍電壓會引起系統振蕩。因此在電位器的制作中應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。它的優點是：結構簡單，輸出信號大，使用方便，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系越接近于線性。圖2中是三種產生梯度磁場的磁系統：a系統的線性范圍窄，位移Z=0時，霍耳電勢≠0；b系統當Z2毫米時具有良好的線性，Z=0時,霍耳電勢=0；c系統的靈敏度高,測量范圍小于1毫米。圖中N、S分別表示正、負磁。霍耳式位移傳感器的慣性小、頻響高、工作可靠、壽命長，因此常用于將各種非電量轉換成位移后再進行測量的場合。

光電式位移傳感器 它根據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，并可進行連續測量。光電式位移傳感器常用于連續測量線材直徑或在帶材邊緣位置控制系統中用作邊緣位置傳感器。

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研究現狀

當前電液伺服閥的研究主要集中在結構及加工工藝的改進、材料的更替及測試的改變。

在結構改進上，主要是利用冗余技術對伺服閥的結構進行改造。由于伺服閥是伺服系統的核心元件，伺服閥性能的優劣直接代表著伺服系統的水平。另外，從可靠性角度分析，伺服閥的可靠性是伺服系統中重要的一環。由于伺服閥被污染是導致伺服閥失效的主要原因。對此，國外的許多廠家對伺服閥結構作了改進，先后發展出了抗污染性較好的射流管式、偏導射流式伺服閥。而且，俄羅斯還在其研制的射流管式伺服閥閥芯兩端設計了雙冗余位置傳感器，用來檢測閥芯位置。一旦出現故障信號可立即切換備用伺服閥，大大提高了系統的可靠性，此種兩余度技術已的應用于航空行業。而且，美國的Moog公司和俄羅斯的沃斯霍得工廠均已研制出四余度的伺服機構用于航天行業。我國的航天系統有關單位早在90年代已進行三余度等多余度伺服機構的研制，將伺服閥的力矩馬達、反饋元件、滑閥副做成多套，發生故障可隨時切換，保證系統的正常工作。此外多線圈結構、或在結構上帶零位保護裝置、外接式濾器等型式的伺服閥亦已在冶金、電力、塑料等行業得到了的應用。

在加工工藝的改進方面，采用的加工設備和工藝來提高伺服閥的加工精度及能力。如在閥芯閥套配磨上，上海交通大學、哈爾濱工業大學均研制出了智能化、全自動的配磨系統。特別是哈爾濱工業大學的配磨系統改變了傳統的氣動配磨的模式，采用液壓油作為測量介質，更直接地反應了所測滑閥副的實際情況，提高了測量結果的準確性與精度。在力矩馬達的焊接方面中船重工第704研究所與德國廠家合作，采用了的焊接工藝取得了良好的效果。另外，哈爾濱工業大學還研制出智能化的伺服閥力矩馬達彈性元件測量裝置。解決了原有手動測量法中存在的測量精度低、操作復雜、效率低等問題。對彈性元件能完成剛度測量、得到測量曲線，且不重復性測量誤差不大于1%。

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