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拉繩位移傳感器的工作原理

拉繩位移傳感器又稱拉繩傳感器。它是一種新型而簡(jiǎn)便的長(zhǎng)度位移傳感器,用途非常廣泛，具有結(jié)構(gòu)緊湊、測(cè)量行程長(zhǎng)、安裝空間尺寸小、測(cè)量精度高,可靠性好,壽命長(zhǎng),維護(hù)少等優(yōu)點(diǎn)。另外，拉繩位移傳感器安裝使用方便,適合許多危險(xiǎn)場(chǎng)合應(yīng)用，廣泛應(yīng)用與測(cè)量領(lǐng)域。本文主要介紹拉繩位移傳感器工作原理。

1、拉繩位移傳感器工作原理和常用參數(shù)

拉繩式位移傳感器的功能是把機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成可以計(jì)量，記錄或傳送的電信號(hào)。拉繩位移傳感器由可拉伸的不銹鋼繩繞在一個(gè)有螺紋的輪轂上，此輪轂與一個(gè)精密旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器連接在一起，感應(yīng)器可以是增量編碼器，(獨(dú)立)編碼器，混合或?qū)щ娝芰闲D(zhuǎn)電位計(jì)，同步器或解析器。

操作上，拉繩式位移傳感器安裝在固定位置上，拉繩縛在移動(dòng)物體上。拉繩直線運(yùn)動(dòng)和移動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)軸線對(duì)準(zhǔn)。運(yùn)動(dòng)發(fā)生時(shí)，拉繩伸展和收縮。一個(gè)內(nèi)部彈簧保證拉繩的張緊度不變。帶螺紋的輪轂帶動(dòng)精密旋轉(zhuǎn)感應(yīng)器旋轉(zhuǎn)，輸出一個(gè)與拉繩移動(dòng)距離成比例的電信號(hào)。測(cè)量輸出信號(hào)可以得出運(yùn)動(dòng)物體的位移、方向或速率。

常用參數(shù)有測(cè)量行程、輸出信號(hào)模式、線性度、重復(fù)性、分辨率、線徑規(guī)格、出線口拉力、往返速度、重量、輸入電阻值、功率、工作電壓、工作溫度、震動(dòng)、防護(hù)等級(jí)等。

2、拉繩位移傳感器信號(hào)輸出方式

拉繩位移傳感器信號(hào)輸出方式分為數(shù)字信號(hào)輸出和模擬信號(hào)輸出，數(shù)字輸出型可以選擇增量旋轉(zhuǎn)編碼器、編碼器等，輸出信號(hào)為方波ABZ信號(hào)或格雷碼信號(hào)，行程可以做到10000毫米，線性精度0.01%，分辨力根據(jù)配置不同可以達(dá)到0.001毫米/脈沖。

模擬輸出型可以選擇精密電位器、霍爾編碼器、編碼器等，輸出信號(hào)可以為4-20毫安、0-5伏、0-10伏、串行SSI和電阻信號(hào)等，行程可以達(dá)到12500毫米，使用環(huán)境可以達(dá)到IP65的防護(hù)等級(jí)，-45℃～+105℃的寬溫度環(huán)境下使用。

電化學(xué)式氣體傳感器

電化學(xué)式氣體傳感器通常是電流方式輸出，信號(hào)的靈敏度從幾十 nA/ppm 到幾百 nA/ppm，其數(shù)值根據(jù)氣體的種類不同而不同。另外，不同廠家的傳感器也略有差異。此類傳感器一般 3 個(gè)引腳，分別是工作電極（WE）/ 參考電極（RE）/ 對(duì)電極（CE）。 工作電極與對(duì)電極之間流動(dòng)的電流與氣體濃度成比例。參考電極沒有電極流動(dòng)，只是提供一個(gè)參考電壓。對(duì)于不同氣體傳感器，參考電壓會(huì)有所不同，設(shè)計(jì)后端電路時(shí)要仔細(xì)閱讀產(chǎn)品手冊(cè)。

該類氣體傳感器需要使用 TIA（Trans Impedance Amplifier）將電流信號(hào)轉(zhuǎn)成電壓信號(hào)，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。由于信號(hào)的輸出電流較小，需要選用 Ib（偏置電流《10pA）較小的精密運(yùn)算放大器。

ADA4505-1/2/4 是超低功耗，軌到軌，零交越失真輸入輸出放大器。Ib 為 0.5pA，供電范圍 1.8～5V，每個(gè)放大器的功耗為 10μA，非常適合此應(yīng)用。

AD7988-1 是 16bit 分辨率，100Kbps 采樣率的 SAR 型超低功耗 ADC。功耗在 100Kbps 采樣率時(shí)僅 0.7mW。

AD7792/3 是 16/24bit 分辨率，低功耗的 S/D 型 ADC。內(nèi)部集成儀表放大器及其參考源，適于低頻高精度的采樣系統(tǒng)。

傳感器的應(yīng)用范圍

傳感器現(xiàn)在已經(jīng)成為和我們密切關(guān)聯(lián)的一部分了，可能平時(shí)不易察覺，但是它在人們生活中的作用是有數(shù)據(jù)可言的。據(jù)對(duì)交通事故的專門調(diào)研人員反映，

全國(guó)每年因交通人數(shù)在10萬(wàn)人左右，占全世界的五分之一。人數(shù)和傷者比一般是1∶5，死傷一個(gè)人直接或間接影響家庭數(shù)為1∶3，由此，直接影響180萬(wàn)個(gè)家庭、大約900萬(wàn)人的幸福生活。但是有了傳感器的應(yīng)用，大大提高了汽車安全，和人們的生活幸福指數(shù)。

加速度傳感器技術(shù)應(yīng)用于報(bào)警，在汽車工業(yè)飛速發(fā)展的現(xiàn)代時(shí)代，汽車已成為人們出行的主要交通工具之一，但交通事故造成的人員傷亡人數(shù)也很大。在信息技術(shù)的現(xiàn)代化中使用高科技來(lái)挽救人們的生命將是主要的研究主題之一?；诩铀俚膱?bào)警系統(tǒng)就是基于這種設(shè)計(jì)理念的。

在安全應(yīng)用中，加速度傳感器自身快速反應(yīng)的特點(diǎn)，使得加速度傳感器在汽車安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、牽引控制系統(tǒng)等安全性能方面得到非常大的用途。安全氣囊應(yīng)在什么時(shí)候彈出要敏捷確定，所以加速度計(jì)必須在瞬間做出反應(yīng)。經(jīng)過采用可敏捷到達(dá)穩(wěn)定狀況而不是振蕩不止的傳感器規(guī)劃可以縮短器材的反應(yīng)時(shí)間。其中，壓阻式加速度傳感器由于在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用而發(fā)展快。