位置传感器被⼴泛应⽤于各种⼯业和商业应⽤中，从⾼端军⽤和防务应⽤到低成本的汽车和家⽤电器。事实上，继温度测量之后，位置测量是我们⽣活中需要测量的第⼆种最常见的特性。鼠尾粟
北京优利威 | 位置传感器⽤于军事和国防应⽤
现今，有很多令⼈眼花缭乱的位置传感器可供选择，如何选择合适的位置传感器？这⼀节概述了传感器的主要类型以及
它们各⾃的优缺点。
1 电位计
虽然有⼀种倾向于⾮接触式传感器的趋势，但电位计（pot）仍然是最常见的位置传感器。这种传感器通过测量电触点沿着电阻条的电压降，⽽测量位置与电压输出成⽐例。电位计有旋转型、直线型和曲线型结构形式，结构紧凑、重量轻。⼀个简单的电位计只需花费⼏便⼠，⽽⾼精度的电位计则可能需要200美元以上。通过激光对电阻条进⾏微调，线性度可达到⼩于0.01%。
电位计在适当的⼯作循环、良好的环境和性能要求不严格的应⽤场合中⼯作良好。不幸的是，电位计容
66ssss易磨损，尤其是在⾼振动环境，或者灰尘/沙粒等外来物质会使电阻条受到磨损。⾼质量的电位计以⼯作循环数给出寿命指标，但往往忽略了振动的影响。
还必须注意的是，电位计指标种经常引⽤“⽆限分辨率”。虽然理论上是这样，但许多控制系统需要数字数据，因此实际的分辨率将是模拟/数字转换器的分辨率（设计时要考虑这个成本）。
奇怪的是，在航空航天、医疗和⽯化⾏业的⼀些安全相关应⽤中，电位计被归类为“简单传感器”。这意味着，虽然电位计有很多的故障模式，但它们并不像电⼦传感器那样受到严格的设计和选型审查。这是⼀个愚蠢但是真实的情形，使得在某些应⽤中取代不可靠的电位计很困难。
优势: 低成本；结构简洁；重量轻；制造精度⾼。
劣势：易磨损；耐振动差；对外来物敏感；不适合苛刻温度环境。
北京优利威 | 典型单圈电位计
2 光电式位置传感器
生姜去皮机光电传感器通常被称为编码器，它们是位置传感器的⼀种常见形式，从简单的价格⼏美元的编码器到价格超过1万美元的⾼精密编码器。在所有这些传感器中，基本原理都是⼀样的：光束照射到光栅，光电探测器测量光，产⽣⼀个位置信号。uv转印胶
北京优利威 | 光学传感器利⽤光学圆盘测量⾓度
整体式旋转编码器应⽤很⼴泛，通常每⼀转有50-5000脉冲（cpr）输出，实践证明在良好的应⽤环境中⼯作良好。然⽽，在更苛刻的环境中，如果镜头或光栅系统被诸如灰尘、碎屑或⽔等外来杂志遮挡，那么测量就会失效。
无菌棉签
在光电传感器选型时，需要特别注意的是，如果传感器标称每⼀转1000个脉冲（cpr）输出，这并不意味着它能达到
1/1000转的准确度。传感器的数据表需要仔细阅读，特别是编码器套件或环形编码器，传感器安装要求⾮常精密，并且确保没有被污染。
如果编码器采⽤是玻璃编码盘，该编码器只有有限的抗冲击能⼒。
优势: ⾼分辨率；精密安装可得到良好准确度；⼴泛应⽤。
劣势: 对外来物体敏感；失效前⽆任何征兆；耐冲击差；不适合极端温度。
3 磁位置传感器
3 磁位置传感器
磁传感器都使⽤类似的测量原理：当永磁体与磁探测器有相对移动时，磁场的变化与它们的相对位移成⽐例。⼀种常见的形式是Hall效应传感器，可以制造成芯⽚形式。它们常⽤于汽车和电动机的应⽤场合，性能适中。
北京优利威 | Hall效应传感器是最常见的磁传感器
磁传感器克服了许多与光电编码器有关的缺陷，因为它们对外来物质更有容忍性。然⽽，这些传感器很少被⽤于⾼准确度要求的应⽤，这是由于磁滞效应，以及运动和静⽌部件之间的精密机械加⼯的影响。应仔细研究任何磁传感器数据表中的安装公差、温度系数和⼯作温度指标。
更进⼀步，要考虑磁性材料或电缆的接近。永磁体可能吸引⼀些外部杂质，传感器失效的⼀个因素就是杂质碎屑随时间的累积。
在有恶劣冲击的环境中，通常不选择磁传感器，因为当今的NdFeB永磁体众所周知的脆性。
优点：⾮常坚固牢靠；⼤多数液体没有影响。
缺点: 温漂；滞环；不适合⾼准确度应⽤；对附近导磁材料、直流磁场敏感；耐冲击能⼒差。
这种传感器利⽤⼀种特殊的现象，叫做“磁致伸缩”。这种现象存在于⼀些材料中，当磁铁靠近材料时，它会使沿着材料传递的能量发⽣反射。位置可以从能量脉冲沿着磁致伸缩材料来回移动的时间来测量，磁致伸缩材料通常是⼀条细线或⼀条带。
⼏乎所有的磁致伸缩传感器都是直线传感器，因为精细的磁致伸缩带必须⼩⼼地安装在壳体内，⽐如铝型。壳体使得磁致伸缩传感器不受磨损和寿命问题的影响，适⽤于⾼压应⽤场合，⽐如液压油缸。
每⼀个传感器，与精密的外壳组合后，都需要由制造商来校准，这使得磁致伸缩传感器相对昂贵。对飞逝时间的⼀些影响因素，该技术很敏感，最明显的就是对温度的敏感。
磁致伸缩数据表中的标称准确度指标通常是在恒定温度条件下的，因此，设计⼯程师需要利⽤给出的温度系数来计算实际能达到的准确度。
微⼩的磁致伸缩材料⾮常精细，其长度两端的⽀架⾄关重要。最终的结果是，磁致伸缩传感器不应被选择⽤于严酷的冲击/振动环境中。
优点: 坚固牢靠；适合⾼压环境应⽤；长度增加，准确度提⾼。
缺点: 相当昂贵；不耐冲击；温漂⼤；短量程准确度低(<100mm)。
北京优利威 | 磁致伸缩位置传感器
5 电容式位置传感器
电容器是⼀种积累电荷的电⼦元件。通常，它有两个电极板，由绝缘体隔开。电容器可以储存的电荷量根据电极板的尺⼨⼤⼩、它们之间的重叠百分⽐、他们之间的距离以及板间材料的介电常数⽽变化。在最简单的形式中，电容式位置传感器可⽤来测量电极板间的距离。在⼒、应变和压⼒测量中，位移通常在⼩于1mm范围内。
另⼀种旋转或直线位置传感形式，在测量轴上，切割或蚀刻了⼀系列的电极板。当另⼀个板块移动时，电路中沿着轴⽅向上的电容会变化，反映出两个极板之间的相对位置。电容式位置传感器是不常见的，很少⽤于安全相关的应⽤。不幸的是，除了电极板的重叠因素等，电容会随着温度、湿度、周围材料和外界异物的不同⽽变化，这使得研发⼀个稳定的、⾼准确度的位置传感器具有挑战性。
我在传感器、⾃动化和电⼦产品领域⼯作了近30年。我还没有遇到⼀个设计⼯程师，他对他选择的电容式位置传感器很满意。电容式传感器在经验丰富的⼯程师中名声不佳，不太可能被选⽤在与安全相关的场合中。⼀些制造商已经不再提
满意。电容式传感器在经验丰富的⼯程师中名声不佳，不太可能被选⽤在与安全相关的场合中。⼀些制造商已经不再提及“电容式”，取⽽代之的是使⽤诸如电荷存储、电荷耦合或电效应之类的替代术语来混淆视听。这种做法很不好，因为有太多的可能性传感器要出错，除⾮你是在⾼度稳定和临床应⽤
中进⾏⾼精度的测量，否则最好避使⽤电容式位置传感器。
优点: 结构简单；低功耗。
缺点: 温度和湿度漂移系数⼤；对外部物质进⼊很敏感；安装公差要求严格。
6 传统感应式位置传感器
传统的感应式位置传感器利⽤感应或变压器原理，已经使⽤了100多年。它们在恶劣环境下安全、可靠的⼯作特性赢得了极佳的声誉，使得它们在许多安全相关的应⽤中⼏乎成了⾸选传感器。
北京优利威 | 传统的感应传感器安全可靠
直线感应式位置传感器通常被称为可变磁阻或线性差动变压器（LVDT）。旋转形式的有同步器，旋转变压器和RVDT。LVDT采⽤变压器结构，⾄少有3个线圈：⼀个初级线圈，⼆个级线圈级。当磁棒在线圈中移动时，它会改变初级线圈和次级线圈之间的电磁耦合。感应信号的⽐值表明了磁棒相对于线圈的位置。这种⽐率测量技术是LVDT实现⾼
稳定性和测量性能的关键。
光电和磁传感器需要电⼦电路部分就在测量点附近，⽽感应式传感器可以将电⼦电路部分从测量点移开，这样传感器就可以⼯作在恶劣的环境中，⽽电⼦电路部分可⼯作在更温和的环境中。
然⽽，由于绕绕变压器的结构，它们往往体积⼤，价格昂贵。
优点: ⾼准确度；⾼可靠；坚固牢靠；适合苛刻环境；使⽤⼴泛。
缺点: 价格昂贵，体积、重量⼤。
7 新⼀代感应式编码器IncOder（北京优利威）
新⼀代的感应传感器，通常称为IncOder，采⽤与传统感应式传感器相同的原理，因此可在恶劣的环境中提供优异的、⾮接触的测量性能。然⽽，这些传感器并没有采⽤传统感应式传感器笨重的线绕结构，⽽是在柔性或刚性的基板上使⽤印刷电路板技术。
印制绕组技术有如下特殊优势：
神奇蚯蚓养殖技术•⽣产成本、尺⼨和重量⼤幅降低
•结构形式上更⼤的灵活性
•消除了传统感应式传感器绕线过程中的不准确性
•可实现复杂的⼏何图形测量，如曲线、⼆维和三维位置测量
•采⽤多层印制电路板可将多个传感器集成在⼀起（安全相关应⽤冗余传感器）
北京优利威 | 新⼀代感应式编码器IncOder
EMC性能，通常与旋转变压器和LVDT的⼀样好。这⼀点可以从航空航天和军⽤应⽤场合中⽇益增加的选择得到证明。
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