位移传感器
2010-06-23 16:54:33 阅读4 评论0 字号：大中小
所谓位移传感器，是利用各种元件检测对象物的物理变化量，通过将该变化量换算为距离，来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。根据使用元件不同，分为光学式位移传感器、线性接近传感器、超声波位移传感器等。
位移传感器原理分类
①光学式位移传感器（智能传感器ZX-L-N系列等）
●概要
光源发出的光通过透镜进行聚光，并照射到物体上。
物体发出的反射光通过受光透镜集中到一维的位置检测元件（PSD）＊上。如果物体的位置（距离测定器的距离）发生变化，PSD上成像位置将不同；如果PSD的两个输出平衡发生变化，PSD上的成像位置将不同，PSD的两个输出平衡会再次发生变化。
如果将这两个输出作为A、B，计算A/（A＋B），并加上适当的拉线系数‘k’和残留误差‘C’，可求得
测得的值不是照度（亮度），而是A、B两个输出的位移量，因此即使与测定对象物之间的距离发生变化，受光光量发生变化也不会受影响，可以得到与距离的差、位置的偏移成比例的线性输出。
●PSD方式与CCD(CMOS)方式
PSD方式的原理特长：
将对象物上的光点光束投影到受光元件上时的重心位置换算为距离
CCD(CMOS)方式的原理特长：
分别检测对象物上的光点光束投影到受光元件上时的CCD(CMOS)的各像素的光量，并换算为距离。
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CMOS与CCD的差异
CCD是指Charge Coupled Device（电荷传输元件）的略称，而CMOS则是Complementary Metal Oxide Semi-conductor（互补性金属氧化半导体）的略称。CCD是根据动作原理而命名的，CMOS则是根据构造而命名的。
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CMOS图像传感器 |
CCD图像传感器 |
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读取方式 |
分别读取每个像素的信号，进行扩大。 |
用存储继电器方式分别读取每个像素信号，{zh1}进行扩大。 |
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优点 |
消耗功率小。 容易高速化。 能使运算电路等一体化。 |
画质好。 实际使用长。 |
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缺点 |
需要设法控制每个像素的分散。 灵敏度约为CCD的1/5。 |
消耗功率大。 （高速化困难）。 生产过程复杂。（成本高） |
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应用 |
如不使用CMOS，则难以进行物体识别、动态物体检测、距离传感器、超高速摄像和累积时间适应。图像压缩、累积时间适应和大型动态范围摄像是CMOS的擅长领域。 |
静止画面百万像素N图像读入。 |
●正反射方式和扩散反射方式
正反射方式 |
扩散反射方式 | |
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直接接受来自物体的正反射光的方式，对金属等表面有光泽的检测体也能稳定测量。 |
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投光光束面对测定面垂直投光，并接受反射光中的扩散反射光的方式，可以扩大测定范围。 |
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②线性接近传感器（智能传感器ZX-E系列等）
线圈中如通过交流电，则会产生磁通，如通过金属对象物，则会在对象物中产生一种涡电流，发出磁通，防止这种变化。
其结果将使线圈的感应发生变化。
这种感应的变化量是线圈与对象物之间距离的函数，作为结果，能测量对象物的距离位移。
③超声波位移传感器
由送波器向对象物发送超声波，通过受波器来接收其反射波。通过计算超声波从发送到接收为止所需的时间与音速之间的关系，来计算距离的方式。
位移传感器术语解说
本页是关于「光学式线性传感器」的术语说明。
采用其他方式、原理的传感器的「术语」，请参见相应各机型的登载页。
分辨率
在测定对象物静止时，以距离来换算线性输出的摆动幅度，区别在数字输出时数据偏差的幅度和分辨率，称为重复精度。
直线性（线性）
线性输出相对于理想直线的误差。
通常将其与整个测定范围（Full Scale：FS）相比，以百分比的形式来表示，如1％FS…。
温度特性
对应环境温度变化的线性输出变动量。
通常将其与整个测定范围（Full Scale：FS）相比，以□％FS/℃的形式来表现。
例）0.03％FS/℃（FS＝20mm）
响应时间
物体的位移和宽度是在步进变化时的线性输出。为了使模拟输出在10～90％内变化，以「响应时间」来表现所需的时间。
「响应时间」与「分辨率」
下图为一般的「位移」「响应时间」「分辨率」的关系。
希望正确测定位移时，请推迟响应时间的设定。
（这时响应性降低）
希望得到快速响应性时，请加快响应时间的设定。
（这时分辨率降低）
共通注意事项 ★各商品的注意事项，请参见各商品的「 请正确使用」。
本页是关于「光学式线性传感器」的共通注意事项。
采用其他方式、原理的传感器的「共通注意事项」，请参见相应各机型的登载页。
不能作为冲压的安全装置或其他人体保护用安全装置使用。
本产品与安全性无关，主要用于工件和作业者的检测用途。
●安装时
对材料?颜色存在差别的对象物的位移测定
对象物的材料和颜色存在明显差别时，请按下图所示的方法，使投光轴和受光轴的连线与被测物的分界线平行，这样可减少测定误差。
在窄导槽及凹部的位移测定
当待测物的周围被内墙围住或呈凹状、导槽状时，请按下图所示的方法安装，切勿使投光轴、受光轴被墙面遮挡。
旋转物体的位移测定
测定旋转物体时，如将投光轴与受光轴的连线与旋转轴平行安装，即可{zd0}限度地避免旋转体的上下波动、位置偏移等的影响。
对有段差对象物的位移测定
当对象物有段差时，将投光轴与受光轴的连线与段差边缘平行安装，可{zd0}限度地避免段差边缘的影响。
传感器探头部与周围的墙面
如受到来自墙面的反射光，会产生误差。如无法远离墙面安装时，请按下图所示的方法，使投光轴与受光轴的连线与墙面平行安装。此外，为减少墙面反射，还可进行xx光泽的黑色粉刷，也能起到一定效果。
