1、1位移传感器的类型及其发展动向研究【摘要】位移传感器根据不同工况有不同的工作原理和类型，其发展动向主要体现在新材料开发应用、组合集成式和智能位移传感器等方面。 【关键词】位移传感器，类型，发展动向 位移是和物体的位置在运动过程中的移动有关的量。位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量，最终形成数据。 一、位移传感器的类型 位移传感器的工作原理要根据具体类型来阐述。其中，电位器式位移传感器，通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移和角位移传感器。其中，电位器式位
2、移传感器的可动电刷与被测物体相连。物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。磁致伸缩位移传感器，是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。磁致伸缩位移传感器通过非接触式的测控技术精确地测量被检测产品的实际位移值，传感器的精度高和可靠性高。由于作为确定位置的活动磁环和敏感元件并无直接接触，因此传感器可应2用在极恶劣的工业环境中，不易受油渍、溶液、尘埃或其它污染的影响，IP 防护等级在 IP67 以上。能应用在高温、高压和高振荡的环境中。输出
3、信号为绝对位移值，即使电源中断、重接，数据也不会丢失，更无须重新归零。由于敏感元件是非接触的，重复检测不会对传感器造成任何磨损，不存在信号漂移或变值，无需定期重标，可以大大提高检测可靠性和使用寿命。 位移传感器根据根据运动方式分为直线位移传感器、角度位移传感器等。根据材质分为：金属膜传感器、导电塑料传感器、光电式传感器、磁敏式传感器、金属玻璃铀传感器、绕线传感器等类型。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位
4、移传感器等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速，应用日益广泛。位移传感器还可分为电感式位移传感器，电容式位移传感器，光电式位移传感器，超声波式位移传感器，霍尔式位移传感器。 位移的测量方式所涉及的范围是相当广泛的。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。小位移通常用应变式、电感式、差动变压器式、涡流式、霍尔传感器来检测，大的位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。其中光栅传感器因具有易实现数字化、精度高（目前分辨率最高的可达到纳米级） 、抗干扰能力强、没有人为读数误差、安装方便、使用可靠等优点，得到日益广泛3的应用
5、。 二、位移传感器应用需要注意的问题 在生产过程和科学实验中，要对各种参数进行检测和控制，就要求传感器能感受被测非电量的变化并将其不失真地变换成相应的电量，这取决于传感器的基本特性，即输出输入特性。衡量静态特性、动态特性的重要指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性、漂移（零点漂移和灵敏度漂移等） 、瞬态响应特性、频率响应特性、干扰（调频干扰和静电干扰等）等。还需要注意直线位移传感器的电源线和输出线是不可以调换的。如果接错的话，会出现线性误差很大的情况，控制的精度会变得很差，显示易出现跳动现象等等。再就是传感器供电电源容量不足，就会造成测量误差变大等。 三、位移传感器的发展动向 目前，全球的传感器市
6、场正在不断创新中快速增长。各国将竞相加速新一代传感器的开发和产业化，竞争将日益激烈。全球范围内的研发热点将包含：开发新的敏感、传感材料，寻找发现具有新原理、新效应的敏感元件和传感元件。开发研制新型传感器及组成新型测试系统。研究新一代的智能化传感器及测试系统（特点是传感器与微型计算机有机结合，构成智能传感器。系统功能最大程度地用软件实现） 。传感器发展集成化，多功能与多参数组合传感器将成为传感器行业的一大趋势。新技术的发展将重新定义未来的传感器市场，比如无线传感器、光纤传感器、智能传感器和金属氧化传感器等新型传感器的出现与市场份额的扩大。 4当前，我国位移传感器的技术和产品，经过发展，有了较大的
7、提高。全国已经有一千多家企事业单位从事相关技术、产品的研制、开发、生产。但与国外相比，我国传感器产品品种和质量水平尚不能满足国内市场需求，总体水平还处于国外上世纪 90 年代初期的水平。存在的主要问题主要有：科技创新差，核心技术严重滞后于国外，自主知识产权少，品种不全，产品技术水平与国外相差大体估计应在 10 年以上。投资强度偏低，科研设备和生产工艺装备落后，成果水平低，产品质量差。科技与生产脱节，影响科研成果的转化，综合实力较低，产业发展后劲不足。目前国内传感器技术需要加强研发的项目主要是以下几个方面。一是MEMS 工艺和新一代固态传感器微结构制造工艺；二是集成工艺和多变量复合传感器微结构集
8、成制造工艺；三是智能化技术与智能传感器信号有线或无线探测、变换处理、逻辑判断、功能计算、双向通讯、自诊断等智能化技术。四是网络化技术和网络化传感器传感器网络化技术；网络化传感器，使传感器具有工业化标准接口和协议功能。 参考文献： 1昌学年，姚毅，闫玲.位移传感器的发展及研究J.计量与测试技术，2009， （09）. 2董积辉，张东来，秦海亮，王毅.一种直线位移传感器设计J.仪表技术与传感器，2007， （01）. 3程江涛，蒋和生，张济生.电阻应变式微位移传感器的设计J.兵工自动化， 2007， （03）. 4卢国纲.世界制造位移传感器的主要企业概况J.世界制造技术5与装备市场，2007， （02）.
