接觸式位移傳感器通過(guò)直接接觸被測(cè)物體并檢測(cè)其物理變化來(lái)測(cè)量位移,其中LVDT(線性可變差動(dòng)變壓器)和電位計(jì)式是兩種典型代表,其工作原理如下:
LVDT位移傳感器:基于電磁感應(yīng)原理,由初級(jí)線圈、兩個(gè)反向串聯(lián)的次級(jí)線圈、可移動(dòng)鐵芯及線圈骨架構(gòu)成。初級(jí)線圈通入交流激勵(lì)電壓后,產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。當(dāng)鐵芯處于線圈中心時(shí),兩個(gè)次級(jí)線圈感應(yīng)的電壓大小相等、相位相反,輸出電壓為零;當(dāng)鐵芯偏離中心時(shí),與一個(gè)次級(jí)線圈的耦合增強(qiáng),與另一個(gè)的耦合減弱,導(dǎo)致輸出電壓差值,其幅值與鐵芯位移量成正比,相位則指示位移方向。這種設(shè)計(jì)通過(guò)差動(dòng)輸出提高了靈敏度與線性度,且鐵芯與線圈無(wú)直接接觸,具有無(wú)摩擦、壽命長(zhǎng)、分辨率高的特點(diǎn),適用于高精度、長(zhǎng)壽命的工業(yè)場(chǎng)景,如航空發(fā)動(dòng)機(jī)油門(mén)桿位置監(jiān)測(cè)。
電位計(jì)式位移傳感器:利用電阻值隨滑動(dòng)觸點(diǎn)位置變化的特性,由電阻軌道和可移動(dòng)電刷組成。當(dāng)被測(cè)物體位移時(shí),電刷在電阻軌道上滑動(dòng),改變接入電路的電阻長(zhǎng)度,從而輸出與位移成比例的電壓信號(hào)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低,但因接觸式測(cè)量存在摩擦磨損,壽命和精度相對(duì)受限,多用于對(duì)成本敏感、精度要求不高的場(chǎng)景,如簡(jiǎn)易機(jī)械位移監(jiān)測(cè)。
LVDT通過(guò)非接觸式電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量,而電位計(jì)式依賴接觸式電阻變化完成位移檢測(cè),兩者分別代表了接觸式位移傳感器中高精度與低成本的技術(shù)路線。