接觸式位移傳感器通過直接接觸被測物體并檢測其物理變化來測量位移,其中LVDT(線性可變差動變壓器)和電位計式是兩種典型代表,其工作原理如下:
LVDT位移傳感器:基于電磁感應(yīng)原理,由初級線圈、兩個反向串聯(lián)的次級線圈、可移動鐵芯及線圈骨架構(gòu)成。初級線圈通入交流激勵電壓后,產(chǎn)生交變磁場。當(dāng)鐵芯處于線圈中心時,兩個次級線圈感應(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,與一個次級線圈的耦合增強(qiáng),與另一個的耦合減弱,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)計通過差動輸出提高了靈敏度與線性度,且鐵芯與線圈無直接接觸,具有無摩擦、壽命長、分辨率高的特點(diǎn),適用于高精度、長壽命的工業(yè)場景,如航空發(fā)動機(jī)油門桿位置監(jiān)測。
電位計式位移傳感器:利用電阻值隨滑動觸點(diǎn)位置變化的特性,由電阻軌道和可移動電刷組成。當(dāng)被測物體位移時,電刷在電阻軌道上滑動,改變接入電路的電阻長度,從而輸出與位移成比例的電壓信號。其結(jié)構(gòu)簡單、成本低,但因接觸式測量存在摩擦磨損,壽命和精度相對受限,多用于對成本敏感、精度要求不高的場景,如簡易機(jī)械位移監(jiān)測。
LVDT通過非接觸式電磁感應(yīng)實(shí)現(xiàn)高精度測量,而電位計式依賴接觸式電阻變化完成位移檢測,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。