原理及應(yīng)用
　　激光位移傳感器是用來(lái)測(cè)量位移、距離、位置、尺寸、角度、角位移等幾何量的一種傳感器。根據(jù)傳感器的信號(hào)輸出形式，可以分為模擬和數(shù)字式兩大類，參見(jiàn)所示。激光位移傳感器根據(jù)被測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)形式可細(xì)分為線性位移傳感器和角度位移傳感器。
　　激光位移傳感器是應(yīng)用*多的傳感器之一，它在機(jī)械制造工業(yè)和其它工業(yè)的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)中占有很重要的地位，在很多領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。
　　**節(jié) 電位器式位移傳感器 
　　電位器是人們常用到的一種電子元件，它作為傳感器可以將機(jī)械位移或其他能轉(zhuǎn)換為位移的非電量轉(zhuǎn)換為其有一定函數(shù)關(guān)系的電阻值的變換，從而引起輸出電壓的變換。所以它是一個(gè)機(jī)電傳感元件。電位器的種類繁多，本節(jié)就工業(yè)傳感器用的電位器予以介紹。
　　(1).線繞電位器式位移傳感器 
　　線繞電位器的電阻體由電阻絲纏繞在絕緣物上構(gòu)成，電阻絲的種類很多，電阻絲的材料是根據(jù)電位器的結(jié)構(gòu)、容納電阻絲的空間、電阻值和溫度系數(shù)來(lái)選擇的。電阻絲越細(xì)，在給定空間內(nèi)越獲得較大的電阻值和分辨率。但電阻絲太細(xì)，在使用過(guò)程中容易斷開(kāi)，影響傳感器的壽命。
　　(2).非線繞電位器式位移傳感器 
　　為了克服線繞電位器存在的缺點(diǎn)，人們?cè)陔娮璧牟牧霞爸圃旃に嚿舷铝撕芏喙し颍l(fā)展了各種非線繞電位器。
　　合成膜電位器
　　合成膜電位器的電阻體是用具有某一電阻值的懸浮液噴涂在絕緣骨架上形成電阻膜而成的，這種電位器的優(yōu)點(diǎn)是分辨率較高、阻范圍很寬(100 4.7M)，耐磨性較好、工藝簡(jiǎn)單、成本低、輸入輸出信號(hào)的線性度較好等，其主要缺點(diǎn)是接觸電阻大、功率不夠大、容易吸潮、噪聲較大等。
　　金屬膜電位器
　　金屬膜電位器由合金、金屬或金屬氧化物等材料通過(guò)真空濺射或電鍍方法，沉積在瓷基體上一層薄膜制成。
　　金屬膜電位器具有無(wú)限的分辨率，接觸電阻很小，耐熱性好，它的滿負(fù)荷溫度可達(dá)70℃。與線繞電位器相比，它的分布電容和分布電感很小，所以特別適合在高頻條件下使用。它的噪聲信號(hào)僅高于線繞電位器。金屬膜電位器的缺點(diǎn)是耐磨性較差，阻值范圍窄，一般在10100k之間。由于這些缺點(diǎn)限制了它的使用。
　　導(dǎo)電塑料電位器
　　導(dǎo)電塑料電位器又稱為有機(jī)實(shí)心電位器，這種電位器的電阻體是由塑料粉及導(dǎo)電材料的粉料經(jīng)塑壓而成。導(dǎo)電塑料電位器的耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)，允許電刷接觸壓力很大，因此它在振動(dòng)、沖擊等惡劣的環(huán)境下仍能可靠地工作。此外，它的分辨率教高，線性度較好，阻值范圍大，能承受較大的功率。導(dǎo)電塑料電位器的缺點(diǎn)是阻值易受溫度和濕度的影響，故精度不易做得很高。
　　導(dǎo)電玻璃釉電位器
　　導(dǎo)電玻璃釉電位器又稱為金屬陶瓷電位器，它是以合金、金屬化合物或難溶化合物等為導(dǎo)電材料，以玻璃釉為粘合劑，經(jīng)混合燒結(jié)在玻璃基體上制成的。導(dǎo)電玻璃釉電位器的耐高溫性好，耐磨性好，有較寬的阻值范圍，電阻溫度系數(shù)小且抗?jié)裥詮?qiáng)。導(dǎo)電玻璃釉電位器的缺點(diǎn)是接觸電阻變換大，噪聲大，不易保證測(cè)量的高精度。
　　(3).光電電位器式 位移傳感器 
　　光電電位器是一種非接觸式電位器，它用光束代替電刷，是這種電位器的結(jié)構(gòu)圖。光電電位器主要是由電阻體、光電導(dǎo)層和導(dǎo)電電極組成。光電電位器的制作過(guò)程是先在基體上沉積一層硫化鎘或硒化鎘的光電導(dǎo)層，然后在光電導(dǎo)層上再沉積一條電阻體和一條導(dǎo)電電極。在電阻體和導(dǎo)電電極之間留有一個(gè)窄的間隙。平時(shí)無(wú)光照時(shí)，電阻體和導(dǎo)電電極之間由于光電導(dǎo)層電阻很大而呈現(xiàn)絕緣狀態(tài)。當(dāng)光束照射在電阻體和導(dǎo)電電極的間隙上時(shí)，由于光電導(dǎo)層被照射部位的亮電阻很小，使電阻體被照射部位和導(dǎo)電電極導(dǎo)通，于是光電電位器的輸出端就有電壓輸出，輸出電壓的大小與光束位移照射到的位置有關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)了將光束位移轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出。
　　光電電位器*大的優(yōu)點(diǎn)是非接觸型，不存在磨損問(wèn)題，它不會(huì)對(duì)傳感器系統(tǒng)帶來(lái)任何有害的摩擦力矩，從而提高了傳感器的精度、壽命、可靠性及分辨率。光電電位器的缺點(diǎn)是接觸電阻大，線性度差。由于它的輸出阻抗較高，需要配接高輸入阻抗的放大器。盡管光電電位器有著不少的缺點(diǎn)，但由于它的優(yōu)點(diǎn)是其它電位器所無(wú)法比擬的，因此在許多重要場(chǎng)合仍得到應(yīng)用。
　　電容式 位移傳感器 
　　以電容器為敏感元件，將機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換為電容量變換的傳感器稱為電容式傳感器。電容傳感器的形式很多，常使用變極距式電容傳感器和變面式電容傳感器進(jìn)行位移測(cè)量。
　　(1).變極距式電容位移傳感器
　　是空氣介質(zhì)變極距式電容傳感器的工作原理圖。圖中一個(gè)電極板固定不變，稱為固定極板，另一極板間距離d響應(yīng)變換，從而引起電容量的變換。因此，只要測(cè)出電容量的變換量⊿C，便可測(cè)得極板間距變換量，即動(dòng)極板的位移量⊿d。
　　為改善這種情況，可采用差動(dòng)變極距式電容傳感器，這種傳感器的結(jié)構(gòu)，所示。它有三個(gè)極板，其中兩個(gè)固定不動(dòng)，只有中間極板可產(chǎn)生移動(dòng)。當(dāng)中間活動(dòng)極板處于平衡位置時(shí)，即d1=d2=do，則C1=C2=Co，如果活動(dòng)極板向右移動(dòng)⊿d,則d1=do-⊿d,d2=do+⊿d,采用上述相同的近似線性處理方法，可得傳感器電容總的相對(duì)變換，為
　　激光位移傳感器的相對(duì)非線性誤差o為
　　不難看出，變極距式電容傳感器改成差動(dòng)之后，不但非線性誤差大大減小，而且靈敏度也提高了一倍。
　　(2).變面積式電容位移傳感器　　是變面積式電容移傳傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，它由兩個(gè)電極構(gòu)成，其中一個(gè)為固定極板，另一個(gè)為可動(dòng)極板，兩極板均成半圓形。假定極板間的介質(zhì)不變(即電介質(zhì)常數(shù)不變)，當(dāng)兩極板完全重疊時(shí)，其電容量為
　　Co=⊿A/d
　　當(dāng)動(dòng)極板繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角時(shí)，兩極板的對(duì)應(yīng)面積要減小⊿A，則傳感器的電容量就要減小⊿C。如果我們把這種電容量的變換通過(guò)諧振電路或其它回路方法檢測(cè)出來(lái)，就實(shí)現(xiàn)了角位移轉(zhuǎn)換為電量的電測(cè)變換。
　　電容式位移傳感器的位移測(cè)量范圍在1um10mm之間，變極距式電容位移傳感器傳感器的測(cè)量精度約為2%。變面積式電容 位移傳感器 的測(cè)量精度較高，其分辨率可達(dá)0.3um。