深度分析|非接觸式位移感測器技術的比較,趕緊戳進來看看!

在精密測量領域中,非接觸式位移技術的使用正在迅速增長。這是由於許多因素造成的,但是,兩個主要的驅動因素是客戶需要更精確地進行測量亞微米甚至是奈米解析度,並且他們需要針對困難的表面或在測量過程中無法觸控的表面進行測量 。例如,矽、玻璃、塑膠、微型電子元件、醫療元件甚至是食品表面。

這種快速增長推動了新技術的發展,也推動了現有技術的適應,以滿足新的測量要求並提高測量的準確性和解析度。因此,在為測量任務選擇正確的感測器技術時,更重要的是對每種非接觸式測量原理的優勢和侷限性有更深入的瞭解。

在實踐中,除了渦流感測器和鐳射三角測量感測器外,電容感測器和共聚焦感測器在客戶中也很受歡迎。但是非接觸式位移感測器具有多種形狀、尺寸和測量原理。關鍵是為客戶的應用選擇最合適的感測技術。

渦流原理

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渦電流測量原理是一種基於從振盪電路中提取能量的電感測量方法。在導電材料中感應渦流需要此能量。

向線圈供應交流電,這會線上圈周圍形成磁場。如果將導電物體放置在此磁場中,則會感應出渦流,根據法拉第感應定律,渦流會形成電磁場。該場與線圈的場相反,這也會引起線圈阻抗的變化。控制器透過考慮感測器線圈的幅度和相位位置的變化來計算阻抗。

渦流原理的優點在於,它可用於所有導電,鐵磁和非鐵磁金屬。與其他技術相比,感測器的尺寸相對較小,並且由於感測器和電纜的電阻測量,溫度範圍較高。該技術具有很高的精度,並且不受測量間隙中的灰塵,溼氣,油,高壓和介電材料的影響。

還需要考慮技術限制。輸出和線性取決於目標材料的電磁特性。因此,必須進行單獨的線性化和校準。電纜長度最大為15米,並且感測器的直徑(因此有效的測量直徑)會隨著測量範圍的增加而增加。

電容原理

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利用電容原理,感測器和目標工作起來就像一個理想的平行板電容器。所述兩個板電極由所述感測器和所述相對目標形成。如果頻率恆定的交流電流流過感測器電容,則感測器上交流電壓的幅值與電容電極之間的距離成正比。在放大器電子學中同時產生可調補償電壓。在對兩種交流電壓進行解調後,將差分放大並輸出為模擬訊號。

由於感測器的結構類似於保護環電容,因此獲得了幾乎理想的線性度和對金屬的靈敏度。該技術還提供了高溫穩定性,因為目標電導率的變化對測量沒有影響。電容感測器也可以測量絕緣子。

然而,該技術對介質感測器間隙的變化很敏感,因此是清潔、乾燥應用的理想選擇。由於電纜電容對振盪電路調諧的影響,電纜長度也相對較短。

鐳射三角測量原理

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在鐳射三角測量原理中,鐳射二極體將可見光點投射到被測物體的表面。從這一點反射回來的散射光然後透過高質量的光學透鏡系統投射到CCD陣列上。如果目標相對於感測器改變位置,則將反射光的移動投射到CCD陣列上並進行分析,以輸出目標的準確位置。測量在積分控制器中進行數字處理,然後透過模擬(I/U)和數字介面RS 232、RS 422或USB轉換成比例輸出。

共焦原理

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這項技術的工作原理是利用多透鏡光學系統將多色白光聚焦到目標表面。所述透鏡的排列方式使所述白光透過受控的色差分散成單色光。透過工廠校準,每個波長都有一定的偏差。只有精確聚焦在目標表面或材料上的波長用於測量。

從目標表面反射的光然後透過共焦孔徑傳遞到接收器,接收器檢測和處理光譜變化。這一獨特的測量原理使位移和距離能夠非常精確地測量。

漫反射面和光譜表面都可以測量,用透明材料如玻璃,可以在距離測量的同時實現單邊厚度的測量。並且,由於發射器和接收器設定在一個軸上,避免了陰影。

共焦技術提供奈米解析度,並且幾乎與目標材料無關。該技術實現了一個非常小的、恆定的光斑,並提供了透明材料的單邊厚度測量。該技術的微型徑向和軸向版本可用於測量鑽孔或鑽孔。用白光代替鐳射。

該技術的限制包括感測器與目標之間的有限距離。此外,光束需要一個乾淨的環境。