德國(guó)HYDAC位移傳感器的應(yīng)用及原理

位移傳感器在工業(yè)中應(yīng)用廣泛。特別是加工設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備需要檢測(cè)工件的位置和形狀，因此采用位移傳感器來(lái)測(cè)量距離。

在需要測(cè)量物體厚度信息的情況下也很有用，例如產(chǎn)品外觀檢查。厚度可以使用卡尺測(cè)量，但非接觸式位移傳感器用于形狀復(fù)雜的產(chǎn)品或觸摸時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)問題的產(chǎn)品。

位移傳感器原理

當(dāng)測(cè)量到某個(gè)物體的距離時(shí)，使用漫反射型或鏡面反射型激光位移計(jì)。兩者都是通過在被測(cè)物體表面反射來(lái)自激光光源的光并用光接收器檢測(cè)反射光來(lái)測(cè)量距離。

光接收區(qū)域具有一定的寬度，并且接收區(qū)域根據(jù)反射光的角度而不同。當(dāng)受光面積發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)檢測(cè)到相應(yīng)的電流，并將該信息轉(zhuǎn)換為距離值。

由于其結(jié)構(gòu)的原因，如果被測(cè)物體的表面具有銳角，則反射光將不會(huì)返回到光接收部，從而無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)。這個(gè)允許的傾斜度是由位移計(jì)的設(shè)計(jì)決定的，一般漫反射型位移傳感器的檢測(cè)角度較寬。

德國(guó)HYDAC位移傳感器的應(yīng)用及原理

[2]是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號(hào)，模擬信號(hào)是指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號(hào)。 或在一段連續(xù)的時(shí)間間隔內(nèi)，其代表信息的特征量可以在任意瞬間呈現(xiàn)為任意數(shù)值的信號(hào)。而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應(yīng)制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。

我們知道，晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。某些晶體介質(zhì)，當(dāng)沿著一定方向受到機(jī)械力作用發(fā)生變形時(shí)，就產(chǎn)生了極化效應(yīng)；當(dāng)機(jī)械力撤掉之后，又會(huì)重新回到不帶電的狀態(tài)，也就是受到壓力的時(shí)候，某些晶體可能產(chǎn)生出電的效應(yīng)，這就是所謂的極化效應(yīng)。科學(xué)家就是根據(jù)這個(gè)效應(yīng)研制出了壓力傳感器。

德國(guó)HYDAC壓電傳感器中主要使用的壓電材料包括有石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫胺。其中石英（二氧化硅）是一種天然晶體，壓電效應(yīng)就是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的，在一定的溫度范圍之內(nèi)，壓電性質(zhì)一直存在，但溫度超過這個(gè)范圍之后，壓電性質(zhì)消失（這個(gè)高溫就是所謂的“居里點(diǎn)"）。由于隨著應(yīng)力的變化電場(chǎng)變化微小（也就說(shuō)壓電系數(shù)比較低），所以石英逐漸被其他的壓電晶體所替代。而酒石酸鉀鈉具有很大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但是它只能在室溫和濕度比較低的環(huán)境下才能夠應(yīng)用。磷酸二氫胺屬于人造晶體，相對(duì)密度1.80，熔點(diǎn)190℃，能夠承受高溫和相當(dāng)高的濕度，在空氣中穩(wěn)定。常溫下( 20℃)在水中的溶解度為37.4g，微溶于乙醇，不溶于丙酮，所以 已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)在壓電效應(yīng)也應(yīng)用在多晶體上，比如現(xiàn)在的壓電陶瓷，包括鈦酸鋇壓電陶瓷、PZT、鈮酸鹽系壓電陶瓷、鈮鎂酸鉛壓電陶瓷等等。

壓電效應(yīng)是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于靜態(tài)測(cè)量，因?yàn)榻?jīng)過外力作用后的電荷，只有在回路具有無(wú)限大的輸入阻抗時(shí)才得到保存。實(shí)際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測(cè)量動(dòng)態(tài)的應(yīng)力。

HYDAC壓電傳感器主要應(yīng)用在加速度、壓力和力等的測(cè)量中。壓電式加速度傳感器是一種常用的加速度計(jì)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)異的特點(diǎn)。壓電式加速度傳感器在飛機(jī)、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動(dòng)和沖擊測(cè)量中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是航空和宇航領(lǐng)域中更有它的特殊地位。壓電式傳感器也可以用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒壓力的測(cè)量與真空度的測(cè)量。也可以用于軍事工業(yè)，例如用它來(lái)測(cè)量在膛中擊發(fā)的一瞬間的膛壓的變化和炮口的沖擊波壓力。它既可以用來(lái)測(cè)量大的壓力，也可以用來(lái)測(cè)量微小的壓力。

壓電式傳感器也廣泛應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)測(cè)量中，比如說(shuō)心室導(dǎo)管式微音器就是由壓電傳感器制成的，因?yàn)闇y(cè)量動(dòng)態(tài)壓力是如此普遍，所以壓電傳感器的應(yīng)用就非常廣。

除了壓電傳感器之外，還有利用壓阻效應(yīng)制造出來(lái)的壓阻傳感器，利用應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)變式傳感器等，這些不同的壓力傳感器利用不同的效應(yīng)和不同的材料，在不同的場(chǎng)合能夠發(fā)揮它們的用途。