拉繩位移傳感器也叫拉線位移傳感器,相對(duì)于光柵尺、激光干涉儀等傳感器,固然其精度并不高,但因?yàn)樗陌惭b利便、價(jià)格低廉、丈量間隔大、抗干擾能力強(qiáng)等諸多長(zhǎng)處而被廣泛使用。
因?yàn)槔K位移傳感器在設(shè)計(jì)、安裝、檢測(cè)、計(jì)量及使用過(guò)程中均需要考慮各種因素對(duì)誤差的影響。
下面通過(guò)初步分析，尋找出不同的因素帶來(lái)的誤差。
MPS-M-3000mm-MA拉繩位移傳感器MIRAN米朗科技
1、拉繩位移傳感器原理及應(yīng)用
拉繩位移傳感器是利用高柔韌性復(fù)合鋼絲來(lái)丈量位移的。鋼絲通過(guò)彈簧被繞于滾筒之上，榆次將位移轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。滾筒直接與一個(gè)精密旋轉(zhuǎn)編碼器連接在一起，位移量從而轉(zhuǎn)變成電流、電壓或數(shù)字脈沖形式輸出。
在使用時(shí)，將位移傳感器安裝在一個(gè)固定位置上，拉繩連接在移動(dòng)物體上，拉繩直線運(yùn)動(dòng)和移動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)軸線對(duì)準(zhǔn)，物體運(yùn)動(dòng)時(shí)位移傳感器即輸出數(shù)字信號(hào)。拉繩位移傳感器可用于丈量運(yùn)動(dòng)間隔、運(yùn)動(dòng)速度、感應(yīng)位置或限位傳感器、記實(shí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)次數(shù)的計(jì)算器等。應(yīng)用領(lǐng)域有測(cè)試、儀器計(jì)算、運(yùn)輸、機(jī)器人、液壓裝置、氣動(dòng)裝置、產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)控制等。丈量間隔從幾十毫米到十幾米不等，應(yīng)用較為廣泛。
2、傳感器的因素
根據(jù)JJF 1305-2011《線位移傳感器校準(zhǔn)規(guī)范》，典型的拉繩位移傳感器的基本誤差一般在±0.05%~±0.5%之間。選擇時(shí)還要留意線性度、重復(fù)性、回程誤差等參數(shù)。而在線性度上還要留意全量程百分比以及丈量數(shù)值的百分比的區(qū)別。如無(wú)法確認(rèn)其誤差應(yīng)該用測(cè)長(zhǎng)機(jī)等儀器對(duì)其校準(zhǔn)。
在分辨力選擇上，建議按需求選擇分辨力，夠用即可。模擬信號(hào)傳感器號(hào)稱式理論無(wú)限，實(shí)際使用時(shí)則受到儀器的精度及不亂性、重復(fù)性等的影響。而有的數(shù)字信號(hào)傳感器號(hào)稱分辨力0.001mm，但分辨力高的傳感器有可能與讀取速度低的顯示儀表不匹配，造成數(shù)據(jù)丟失的題目。
拉繩位移傳感器按輸出信號(hào)分模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)分為電壓輸出和電流輸出。模擬信號(hào)應(yīng)留意傳輸間隔的題目，假如傳輸間隔過(guò)大則嚴(yán)峻影響精度。模擬信號(hào)會(huì)有信號(hào)干擾、不亂性、漂移及負(fù)載大小等題目。
而數(shù)字輸出分為方波脈沖輸出和格雷碼信號(hào)。數(shù)字信號(hào)一般不存在信號(hào)干擾、漂移等題目、數(shù)字輸出型傳感器一般要選擇增量型，否則無(wú)法分辨方向。
傳感器在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上要留意其排線是否疊層，不疊層的結(jié)構(gòu)可保證每圈行程一致、重復(fù)精度高。
3、儀表的因素
在選擇二次儀表上要留意與傳感器配套的題目。首先儀表在顯示位數(shù)上，在比率設(shè)定的位數(shù)上都應(yīng)知足整體精度的要求。有的顯示儀表或者使用單片機(jī)時(shí)比率位數(shù)較少，這就影響了調(diào)整的精度。例如傳感器的最大答應(yīng)誤差是±0.5%，而比率位數(shù)只能1%地調(diào)整，這樣影響的精度最多只能達(dá)到±0.1%的精度。
其次還要留意計(jì)數(shù)裝置讀取速度的題目。數(shù)字輸出型的傳感器在運(yùn)動(dòng)速渡過(guò)快時(shí)存在嚴(yán)峻丟失數(shù)據(jù)的情況。造成這種現(xiàn)象的原因是因?yàn)轱@示儀表或者計(jì)數(shù)裝置數(shù)據(jù)讀取慢的原因、有些儀表是為計(jì)數(shù)器而設(shè)計(jì)的，這種儀表不能用在拉線式位移傳感器上。另外分辨力的因素也很重要如需應(yīng)用在速度較快的場(chǎng)合如運(yùn)動(dòng)速度>0.5m/s，建議選擇分辨力低的傳感器或者讀取速度高的顯示儀表。一般情況下對(duì)于0.01mm/脈沖的傳感器，儀表的讀取速度建議≥30Hz。
4、安裝位置及環(huán)境因素的影響
安裝時(shí)應(yīng)盡量符合阿貝原理，以減少系統(tǒng)誤差。阿貝原理是指在長(zhǎng)度丈量中，應(yīng)將尺度長(zhǎng)度量(尺度線)安放在被測(cè)長(zhǎng)度量(被測(cè)線)的延長(zhǎng)線上。另外盡量使傳感器丈量方向與運(yùn)動(dòng)方向水平。而假如是丈量間隔較長(zhǎng)而且是而且是水平安裝的情況下應(yīng)留意拉線自重帶來(lái)的影響。
在環(huán)境題目上應(yīng)留意因?yàn)椴牧吓蛎浵禂?shù)不同于對(duì)精度的影響。假如是應(yīng)用在戶外且丈量間隔較長(zhǎng)的，側(cè)風(fēng)的影響同樣應(yīng)予以考慮。
但以上幾個(gè)因素的影響對(duì)位移傳感器都相對(duì)較低。如安裝時(shí)傳感器丈量方向與運(yùn)動(dòng)方向不平行，在1m長(zhǎng)的丈量長(zhǎng)度上，與之垂直的方向偏移了10mm(肉眼可顯著觀察到)。但誤差才增加了0.05mm，即0.005 %，相對(duì)普通的拉繩位移傳感器4-0.05%～4-0.5%的誤差來(lái)說(shuō)影響非常小。
另外應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境選擇相應(yīng)的防護(hù)等級(jí)，包括傳感器、儀表、轉(zhuǎn)換器及連接線等。在惡劣的環(huán)境下假如沒(méi)有相應(yīng)的防護(hù)等級(jí)，使用都無(wú)法保證，更不用談精度了。選擇不銹鋼的、耐侵蝕的拉線對(duì)長(zhǎng)期使用是有保障的。
結(jié)語(yǔ)
總體來(lái)說(shuō)傳感器的因素及儀表的因素對(duì)整體精度影響較大應(yīng)予以重點(diǎn)考慮。讀者可根據(jù)自身的情況，參考以上幾點(diǎn)，科學(xué)公道地選擇傳感器及顯示儀表，盡量排除各類影響誤差的因素，進(jìn)步整體精度。
