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 數(shù)字激光位移傳感器

激光位移傳感器可精確非接觸測(cè)量被測(cè)物體的位置、位移等變化，主要應(yīng)用于檢測(cè)物的位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等幾何量的測(cè)量。

按照測(cè)量原理,激光位移傳感器原理分為激光三角測(cè)量法和激光回波分析法,激光三角測(cè)量法一般適用于高精度、短距離的測(cè)量，而激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測(cè)量。

激光三角測(cè)量法原理

激光發(fā)射器通過(guò)鏡頭將可見紅色激光射向被測(cè)物體表面，體反射激光通過(guò)接收器鏡頭，被內(nèi)部的CCD線性相機(jī)接收，根據(jù)不同的距離，CCD線性相機(jī)可以在不同的角度下“看見”這個(gè)光點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)角度及已知的激光和相機(jī)之間的距離，數(shù)字信號(hào)處理器就能計(jì)算出傳感器和被測(cè)物體之間的距離。同時(shí)，光束在接收元件的位置通過(guò)模擬和數(shù)字電路處理，并通過(guò)微處理器分析，計(jì)算出相應(yīng)的輸出值，并在用戶設(shè)定的模擬量窗口內(nèi)，按比例輸出標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信號(hào)。如果使用開關(guān)量輸出，則在設(shè)定的窗口內(nèi)導(dǎo)通，窗口之外截止。另外，模擬量與開關(guān)量輸出可獨(dú)立設(shè)置檢測(cè)窗口。

回波分析原理

激光位移傳感器采用回波分析原理來(lái)測(cè)量距離以達(dá)到一定程度的精度。傳感器內(nèi)部是由處理器單元、回波處理單元、激光發(fā)射器、激光接收器等部分組成。激光位移傳感器通過(guò)激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬(wàn)個(gè)激光脈沖到檢測(cè)物并返回至接收器，處理器計(jì)算激光脈沖遇到檢測(cè)物并返回至接收器所需的時(shí)間，以此計(jì)算出距離值，該輸出值是將上千次的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行的平均輸出。激光回波分析法適合于長(zhǎng)距離檢測(cè)，但測(cè)量精度相對(duì)于激光三角測(cè)量法要低。

位移的檢測(cè)

測(cè)量位移的傳感器主要有脈沖編碼器和磁致位移傳感器。

脈沖編碼器是一種角位移傳感器，能夠把機(jī)械轉(zhuǎn)角變成電脈沖。在小浪底電廠中，編碼器應(yīng)用于進(jìn)水口閘門、尾水防淤閘門位移的檢測(cè)。

小浪底筒閥位移的測(cè)量采用了磁致位移傳感器。由于筒閥安裝環(huán)境惡劣、同時(shí)要求較高的精度，因此采用磁致位移傳感器。磁致位移傳感器在工作時(shí)，由電 子倉(cāng)內(nèi)電子電路產(chǎn)生一起始脈沖，此起始脈沖在波導(dǎo)絲中傳輸，同時(shí)產(chǎn)生一沿波導(dǎo)絲方向前進(jìn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，當(dāng)這個(gè)磁場(chǎng)與磁環(huán)或浮球中的*磁場(chǎng)相遇時(shí)，產(chǎn)生磁致 伸縮效應(yīng)，使波導(dǎo)絲發(fā)生扭動(dòng)，這一扭動(dòng)被安裝在電子倉(cāng)內(nèi)的拾能機(jī)構(gòu)所感知并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電流脈沖，通過(guò)電子電路計(jì)算出兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間差，即可精確測(cè)出 被測(cè)的位移和液位。

磁致位移傳感器的輸出信號(hào)是一個(gè)真正的位置輸出，而不是比例的或需要再放大處理的信號(hào)，所以不存在信號(hào)漂移或變值的情況，因此不必像其它液位 傳感器一樣需要定期重標(biāo)和維護(hù)。但磁致位移傳感器需要一定的硬件和軟件支持。

位置的檢測(cè)

位置傳感器用來(lái)檢測(cè)位置，反映某種狀態(tài)的開關(guān)。常見的位置傳感器主要有水浮子開關(guān)、磁浮子液位計(jì)、行程開關(guān)等。

水浮子開關(guān)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用安裝方便的液位控制器。在小浪底頂蓋排水控制回路中得到了應(yīng)用。當(dāng)水位高于浮子的安裝位置時(shí)，浮子翻轉(zhuǎn)，接點(diǎn)就會(huì) 動(dòng)作，將信號(hào)發(fā)送到相應(yīng)的控制回路。但在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常由于浮子的密封度不好進(jìn)水，導(dǎo)致接點(diǎn)不能正常動(dòng)作或是動(dòng)作后不能返回。

小浪底電廠壓油罐油位的測(cè)量采用磁浮子液位計(jì)，它是以浮球?yàn)闇y(cè)量元件，通過(guò)連桿上的磁剛將液位變化進(jìn)行傳送。液位計(jì)配有液位報(bào)警器和液位遠(yuǎn)傳裝 置。液位報(bào)警器可實(shí)現(xiàn)液位的上、下極限報(bào)警及限位控制。液位遠(yuǎn)傳裝置可將液位變化轉(zhuǎn)換成4-20mA電流信號(hào)，由于采用不銹剛等防腐材料，應(yīng)用于腐蝕、有 毒、易燃等場(chǎng)合。

行程開關(guān)是一種接觸式位置傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、價(jià)格低廉。當(dāng)某個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，碰到行程開關(guān)時(shí)，其內(nèi)部接點(diǎn)就會(huì)動(dòng)作從而完成控制。 在小浪底水電廠中，發(fā)電機(jī)風(fēng)閘位置、水輪機(jī)導(dǎo)葉鎖錠位置均采用了行程開關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用中，行程開關(guān)由于不斷地受到外力的作用，其整體就會(huì)發(fā)生位移從而不能 正確地反應(yīng)物體的位置，這點(diǎn)要引起注意。

導(dǎo)電塑料位移傳感器：

用特殊工藝將DAP（鄰苯二甲酸二稀丙脂）電阻漿料覆在絕緣機(jī)體上，加熱聚合成電阻膜，或?qū)AP電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹槽內(nèi)形成的實(shí)心體作為電阻體。特點(diǎn)是：平滑性好、分辯力優(yōu)異耐磨性好、壽命長(zhǎng)、動(dòng)噪聲小、可靠性*、耐化學(xué)腐蝕。用于宇宙裝置、飛機(jī)雷達(dá)天線的伺服系統(tǒng)等。

繞線位移傳感器：是將康銅絲或鎳鉻合金絲作為電阻體，并把它繞在絕緣骨架上制成。繞線電位器特點(diǎn)是接觸電 阻小，精度高，溫度系數(shù)小，其缺點(diǎn)是分辨力差，阻值偏低，高頻特性差。主要用作分壓器、變阻器、儀器中調(diào)零和工作點(diǎn)等。