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科普知識
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位移傳感器

歐姆龍Omron 位移傳感器技術概述

發布日期:2022-10-11 來源:環球電氣之家 作者:環球電氣之家 點擊率:185 品牌:組態王_Kingview

位移傳感器概要
位移傳感器的定義

所謂位移傳感器,是利用各種元件檢測對象物的物理變化量,通過將該變化量換算為距離,來測量從傳感器到對象物的距離位移的機器。根據使用元件不同,分為光學式位移傳感器、線性接近傳感器、超聲波位移傳感器等。

位移傳感器原理分類

①光學式位移傳感器(智能傳感器ZX-L-N系列等)

●概要

光源發出的光通過透鏡進行聚光,并照射到物體上。

物體發出的反射光通過受光透鏡集中到一維的位置檢測元件(PSD)*上。如果物體的位置(距離測定器的距離)發生變化,PSD上成像位置將不同;如果PSD的兩個輸出平衡發生變化,PSD上的成像位置將不同,PSD的兩個輸出平衡會再次發生變化。

如果將這兩個輸出作為A、B,計算A/(A+B),并加上適當的拉線系數‘k’和殘留誤差‘C’,可求得

 

測得的值不是照度(亮度),而是A、B兩個輸出的位移量,因此即使與測定對象物之間的距離發生變化,受光光量發生變化也不會受影響,可以得到與距離的差、位置的偏移成比例的線性輸出。

  

●PSD方式與CCD(CMOS)方式

PSD方式的原理特長:  
將對象物上的光點光束投影到受光元件上時的重心位置換算為距離

CCD(CMOS)方式的原理特長:  
分別檢測對象物上的光點光束投影到受光元件上時的CCD(CMOS)的各像素的光量,并換算為距離。 

CMOS與CCD的差異

CCD是指Charge Coupled Device(電荷傳輸元件)的略稱,而CMOS則是Complementary metal Oxide Semi-conductor(互補性金屬氧化半導體)的略稱。CCD是根據動作原理而命名的,CMOS則是根據構造而命名的。 


      CMOS圖像傳感器CCD圖像傳感器讀取方式分別讀取每個像素的信號,進行擴大。用存儲繼電器方式分別讀取每個像素信號,最后進行擴大。優點消耗功率小。容易高速化。能使運算電路等一體化。畫質好。實際使用長。缺點需要設法控制每個像素的分散。靈敏度約為CCD的1/5。消耗功率大。      (高速化困難)。生產過程復雜。(成本高)應用如不使用CMOS,則難以進行物體識別、動態物體檢測、距離傳感器、超高速攝像和累積時間適應。圖像壓縮、累積時間適應和大型動態范圍攝像是CMOS的擅長領域。靜止畫面百萬像素N圖像讀入。

 

●正反射方式和擴散反射方式

正反射方式擴散反射方式直接接受來自物體的正反射光的方式,對金屬等表面有光澤的檢測體也能穩定測量。投光光束面對測定面垂直投光,并接受反射光中的擴散反射光的方式,可以擴大測定范圍。

 

②線性接近傳感器(智能傳感器ZX-E系列等)

 

接近傳感器

線圈中如通過交流電,則會產生磁通,如通過金屬對象物,則會在對象物中產生一種渦電流,發出磁通,防止這種變化。

其結果將使線圈的感應發生變化。

這種感應的變化量是線圈與對象物之間距離的函數,作為結果,能測量對象物的距離位移。

 

③超聲波位移傳感器

由送波器向對象物發送超聲波,通過受波器來接收其反射波。通過計算超聲波從發送到接收為止所需的時間與音速之間的關系,來計算距離的方式。 

位移傳感器術語解說

本頁是關于「光學式線性傳感器」的術語說明。

采用其他方式、原理的傳感器的「術語」,請參見相應各機型的登載頁。

分辨率  
在測定對象物靜止時,以距離來換算線性輸出的擺動幅度,區別在數字輸出時數據偏差的幅度和分辨率,稱為重復精度。

 

位移傳感器

 

直線性(線性)  
線性輸出相對于理想直線的誤差。  
通常將其與整個測定范圍(Full Scale:FS)相比,以百分比的形式來表示,如1%FS…。

 

溫度特性  
對應環境溫度變化的線性輸出變動量。

通常將其與整個測定范圍(Full Scale:FS)相比,以□%FS/℃的形式來表現。

例)0.03%FS/℃(FS=20mm)

 

響應時間  
物體的位移和寬度是在步進變化時的線性輸出。為了使模擬輸出在10~90%內變化,以「響應時間」來表現所需的時間。

 

位移傳感器

 

「響應時間」與「分辨率」  
下圖為一般的「位移」「響應時間」「分辨率」的關系。

 

位移傳感器

 

希望正確測定位移時,請推遲響應時間的設定。

(這時響應性降低)

希望得到快速響應性時,請加快響應時間的設定。

(這時分辨率降低)

 

共通注意事項                ★各商品的注意事項,請參見各商品的「   請正確使用」。

本頁是關于「光學式線性傳感器」的共通注意事項。  
采用其他方式、原理的傳感器的「共通注意事項」,請參見相應各機型的登載頁。>

 

    警告

 不能作為沖壓的安全裝置或其他人體保護用安全裝置使用。 

本產品與安全性無關,主要用于工件和作業者的檢測用途。 

位移傳感器


使用注意事項


●安裝時
對材料顏色存在差別的對象物的位移測定

對象物的材料和顏色存在明顯差別時,請按下圖所示的方法,使投光軸和受光軸的連線與被測物的分界線平行,這樣可減少測定誤差。

 

位移傳感器

 

在窄導槽及凹部的位移測定

當待測物的周圍被內墻圍住或呈凹狀、導槽狀時,請按下圖所示的方法安裝,切勿使投光軸、受光軸被墻面遮擋。

  

位移傳感器

 

旋轉物體的位移測定

測定旋轉物體時,如將投光軸與受光軸的連線與旋轉軸平行安裝,即可最大限度地避免旋轉體的上下波動、位置偏移等的影響。

 

位移傳感器

 

對有段差對象物的位移測定

當對象物有段差時,將投光軸與受光軸的連線與段差邊緣平行安裝,可最大限度地避免段差邊緣的影響。

 

位移傳感器

 

傳感器探頭部與周圍的墻面

如受到來自墻面的反射光,會產生誤差。如無法遠離墻面安裝時,請按下圖所示的方法,使投光軸與受光軸的連線與墻面平行安裝。此外,為減少墻面反射,還可進行消除光澤的黑色粉刷,也能起到一定效果。

 

位移傳感器

 

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