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位移傳感器的常見故障
點(diǎn)擊次數(shù)：1219 發(fā)布時(shí)間：2017-1-3
直線位移傳感器也叫電子尺實(shí)際上就是一個(gè)滑動(dòng)變阻器，那么直線位移傳感器在使用時(shí)應(yīng)注意哪些事項(xiàng)呢?首先電子尺是作為分壓器使用，以相對電壓來顯示所測量位置的實(shí)際位置。
因此，就對這個(gè)裝置（電子尺）提出了幾點(diǎn)要求。不能接錯(cuò)電子尺的三條線，1#、3#線是電源線，2#是輸出線除1#、3#線電源線可以調(diào)換外，2#線只能是輸出線。上述線一旦接錯(cuò)，將出現(xiàn)線性誤差大，控制精度差，容易顯示跳動(dòng)等現(xiàn)象。如果出現(xiàn)控制非常困難，就應(yīng)該懷疑是接錯(cuò)線。安裝對中性要好，角度容許±12°誤差，平行度偏差容許±0.5mm，是指某一誤差，如果角度誤差和平行度誤差都偏大，就會(huì)導(dǎo)致顯示數(shù)字跳動(dòng)。在這種情況下，一般可以用萬用表的電壓檔測出電壓的波動(dòng)。一定要作角度和平行度的調(diào)整。請?zhí)貏e注意：在現(xiàn)場將電子尺的鋁合金支架更換成不銹鋼支架后，同時(shí)應(yīng)將拉桿牽引安裝位升高2Mm。否則，接地問題解決了，又形成了不對中的問題，必須同時(shí)解決。供電電源要有足夠的容量，如果電源容量太小，容易發(fā)生如下情況：合模運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致射膠電子尺顯示跳動(dòng)，或熔膠運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致合模電子尺的顯示波動(dòng)。特別是電磁閥驅(qū)動(dòng)電源于電子尺供電電源在一起時(shí)容易出現(xiàn)上述情況，嚴(yán)重時(shí)可以用萬用表的電壓檔測量到電壓的波動(dòng)。如果在排除了靜電干擾、高頻干擾、對中性不好的情況下仍不能解決問題，也可以懷疑是電源的功率偏小。
對于使用時(shí)間很久的電子尺，由于前期產(chǎn)品無密封，可能有很多雜質(zhì)，并有油、水混合物，影響電刷的接觸電阻，導(dǎo)致顯示數(shù)字跳動(dòng)，可以認(rèn)為是電子尺本身的早期損壞。電子尺顯示故障的處理簡單。設(shè)備上只要一只數(shù)字式萬用表，一段電線即可，只要綜合分析，判斷問題和解決問題不是困難。
不能有外界的干擾，包括靜電干擾和高頻干擾。因此，設(shè)備的強(qiáng)電線路與電子尺的信號(hào)線應(yīng)分開線槽。電子尺應(yīng)使用強(qiáng)制接地支架，且使電子尺外殼（可測量端蓋螺絲與支架之間的電阻，應(yīng)小于1Ω電阻）良好接地，信號(hào)線應(yīng)使用屏蔽線，且在電箱的一端應(yīng)予將屏蔽線接地或接直流電源負(fù)極。靜電干擾時(shí)，一般萬用表的電壓測量非常正常，但就是顯示數(shù)字跳動(dòng);高頻干擾時(shí)其現(xiàn)象也一樣。驗(yàn)證是不是靜電干擾，用一段電源線將電子尺的封蓋螺絲與機(jī)器上某一點(diǎn)金屬短接即可，只要一短接，靜電干擾立即消除。但高頻干擾就難以用上述辦法消除，而且機(jī)器手、變頻節(jié)電器多出現(xiàn)高頻干擾，可以用停止機(jī)器手或變頻節(jié)電器的辦法驗(yàn)證。
供電電壓要穩(wěn)定，工業(yè)電源要求±0.1%的穩(wěn)定性，比如基準(zhǔn)電壓10V，允許有±0.01V的波動(dòng)，否則，會(huì)導(dǎo)致顯示的較大波動(dòng)。如果這時(shí)的顯示波動(dòng)幅度不超過波動(dòng)電壓的波動(dòng)幅度，電子尺就屬于正常。
常見故障
直線的工作原理是跟滑動(dòng)變阻器一樣的，它作為分壓器使用的，
它是以相對的輸出電壓來呈現(xiàn)出所測量位置的實(shí)際上的位置。對這個(gè)裝置的工作有下面幾點(diǎn)要求：
1、如果電子尺已經(jīng)使用很長時(shí)間了，而且密封已經(jīng)老化，同時(shí)夾雜著很多雜質(zhì)，而且水混合物和油會(huì)嚴(yán)重影響電刷的接觸電阻的，這樣會(huì)使顯示的數(shù)字不停地跳動(dòng)。這個(gè)時(shí)候可以說直線位移傳感器的電子尺已經(jīng)損壞了，需要更換。
2、若電源的容量很小，就會(huì)出現(xiàn)很多情況的，所以，供電電源需要有充分的容量。那么，容量不足，就會(huì)造成如下的情況：熔膠的運(yùn)動(dòng)會(huì)使合模電子尺的顯示變換，有波動(dòng)，或者合模的運(yùn)動(dòng)會(huì)使射膠電子尺的顯示波動(dòng)，造成測量結(jié)果誤差很大。如果電磁閥的驅(qū)動(dòng)電源于直線位移傳感器供電電源同時(shí)在一起的時(shí)候，更容易出現(xiàn)以上的情況，情況嚴(yán)重時(shí)用萬用表的電壓檔甚至可以測量到電壓的有關(guān)波動(dòng)。如果情況不是因?yàn)楦哳l干擾、靜電干擾或者是中性不夠好的造成的，那么就有可能是電源的功率太小造成的。
3、調(diào)頻干擾和靜電干擾都有可能讓直線位移傳感器的電子尺的顯示數(shù)字跳動(dòng)的。
電子尺的信號(hào)線與設(shè)備的強(qiáng)電線路要分開線槽。電子尺必須要強(qiáng)制性地使用接地支架，而且同時(shí)讓電子尺的外殼跟地面良好地接觸。信號(hào)線需要使用屏蔽線，而且電箱的一段應(yīng)該跟屏蔽線接地的。
如果有高頻干擾的時(shí)候，通常使用萬用表的電壓測量就會(huì)顯示正常，但是顯示數(shù)字就是會(huì)跳動(dòng)不停的；而出現(xiàn)靜電干擾時(shí)，出現(xiàn)的情況也是跟高頻干擾一樣的。要證明看是否是靜電干擾時(shí)，可以先使用一段電源線把電子尺的封蓋螺絲跟機(jī)器上的某一些的金屬短接起來就可以了，只要一短接起來，靜電干擾就會(huì)馬上消除掉的。但是如果要消除掉高頻干擾就很難用上面的方法了，變頻節(jié)電器和機(jī)器手都經(jīng)常出現(xiàn)高頻干擾的，所以可以試一下用停止高頻節(jié)電器或者機(jī)械手的方法來驗(yàn)證是不是高頻干擾的。
4、如果直線位移傳感器的電子尺在工作的過程當(dāng)中，在某一點(diǎn)的顯示數(shù)據(jù)有規(guī)律地跳動(dòng)，或者是沒有顯示數(shù)據(jù)的時(shí)候，出現(xiàn)這種情況就需要檢查連接線絕緣是不是出現(xiàn)破損的現(xiàn)象，并且跟機(jī)器的外殼很有規(guī)律地接觸而導(dǎo)致的對地短路。
5、供電的電壓一定要穩(wěn)定，工業(yè)的電壓需要符合±0.1[%]的穩(wěn)定性，例如，基準(zhǔn)電壓是10V的話，就可以允許有±0.01V的波動(dòng)變化，如果不是的話，就會(huì)引起顯示的圈套波動(dòng)這樣的情況。
但是如果這個(gè)時(shí)候的顯示波動(dòng)的幅度沒有超過波動(dòng)電壓的波動(dòng)的幅度的話，那么電子尺就是正常的了。
6、安裝直線位移傳感器的對中性需要很好，但是平行度可以允許有±0.5mm的誤差，角度可以允許有±12°的誤差。但是如果平行度誤差和角度誤差都是偏大的話，這樣會(huì)出現(xiàn)顯示數(shù)字跳動(dòng)的情況。那么出現(xiàn)這樣的情況的時(shí)候，必須要對平行度和角度進(jìn)行調(diào)整了。
7、在連接的過程當(dāng)中，一定要多加注意，電子尺的三條線是不可以接錯(cuò)的，電源線和輸出線是不可以調(diào)換的。如果上面的線接錯(cuò)的話，就會(huì)出現(xiàn)線性誤差很大的情況，要控制的話是很難的，控制的精度也會(huì)變得很差，而顯示很容易出現(xiàn)跳動(dòng)的現(xiàn)象等等。
信號(hào)處理
辨向原理
在實(shí)際應(yīng)用中，位移具有兩個(gè)方向，即選定一個(gè)方向后，位移有正負(fù)之分，因此用一個(gè) 光電元件測定莫爾條紋信號(hào)確定不了位移方向。為了辨向，需要有 π/2相位差的兩個(gè)莫爾條紋信號(hào)。如圖2，在相距1/4條紋間距的位置上安放兩個(gè)光電元件，得到兩個(gè)相位差π/2的電信號(hào)u01和u02，經(jīng)過整形后得到兩個(gè)方波信號(hào)u01’和u02’。光柵正向移動(dòng)時(shí)u01超前u02 90度，反向移動(dòng)時(shí)u02超前u01 90度，故通過電路辨相可確定光柵運(yùn)動(dòng)方向。
細(xì)分技術(shù)
隨著對測量精度要求的提高，以柵距為單位已不能滿足要求，需要采取適當(dāng)?shù)拇胧δ獱枟l紋進(jìn)行細(xì)分。所謂細(xì)分就是在莫爾條紋信號(hào)變化一個(gè)周期內(nèi)，發(fā)出若干個(gè)脈沖，以減少脈沖當(dāng)量。如一個(gè)周期內(nèi)發(fā)出n個(gè)脈沖，則可使測量精度提高n備，而每個(gè)脈沖相當(dāng)于原來柵距的1/n。由于細(xì)分后計(jì)數(shù)脈沖頻率提高了 n倍，因此也稱n倍頻。
通常用的有兩種細(xì)分方法：其一：直接細(xì)分。在相差1/4莫爾條紋間距的位置上安放兩個(gè)光電元件，可得到兩個(gè)相位差90o的電信號(hào)，用反相器反相后就得到四個(gè)依次相差90o的交流信號(hào)。同樣，在兩莫爾條紋間放置四個(gè)依次相距1/4條紋間距的光電元件，也可獲得四個(gè)相位差90o的交流信號(hào)，實(shí)現(xiàn)四倍頻細(xì)分。其二：電路細(xì)分。
主要分類
根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式
直線位移傳感器：
直線位移傳感器的功能在于把直線機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
為了達(dá)到這一效果，通常將可變電阻滑軌定置在傳感器的固定部位，通過滑片在滑軌上的位移來測量不同的阻值。傳感器滑軌連接穩(wěn)態(tài)直流電壓，允許流過微安培的小電流，滑片和始端之間的電壓，與滑片移動(dòng)的長度成正比。將傳感器用作分壓器可zui大限度降低對滑軌總阻值性的要求，因?yàn)橛蓽囟茸兓鸬淖柚底兓粫?huì)影響到測量結(jié)果。
角度位移傳感器：
角度位移傳感器應(yīng)用于障礙處理：使用角度傳感器來控制你的輪子可以間接的發(fā)現(xiàn)障礙物。原理非常簡單：如果馬達(dá)角度傳感器構(gòu)造運(yùn)轉(zhuǎn)，而齒輪不轉(zhuǎn)，說明你的機(jī)器已經(jīng)被障礙物給擋住了。此技術(shù)使用起來非常簡單，而且非常有效；*要求就是運(yùn)動(dòng)的輪子不能在地板上打滑（或者說打滑次數(shù)太多），否則你將無法檢測到障礙物。一個(gè)空轉(zhuǎn)的齒輪連接到馬達(dá)上就可以避免這個(gè)問題，這個(gè)輪子不是由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)而是通過裝置的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)它：在驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)的過程中，如果惰輪停止了，說明你碰到障礙物了。
根據(jù)材質(zhì)
霍耳式位移傳感器：它的測量原理是保持霍耳元件（見半導(dǎo)體磁敏元件）的激勵(lì)電流不變，并使其在一個(gè)梯度均勻的磁場中移動(dòng)，則所移動(dòng)的位移正比于輸出的霍耳電勢。磁場梯度越大，靈敏度越高；梯度變化越均勻，霍耳電勢與位移的關(guān)系越接近于線性。圖2中是三種產(chǎn)生梯度磁場的磁系統(tǒng)：a系統(tǒng)的線性范圍窄，位移Z=0時(shí)，霍耳電勢≠0；b系統(tǒng)當(dāng)Z<2毫米時(shí)具有良好的線性，Z=0時(shí)，霍耳電勢=0；c系統(tǒng)的靈敏度高，測量范圍小于1毫米。圖中N、S分別表示正、負(fù)磁極?；舳轿灰苽鞲衅鞯膽T性小、頻響高、工作可靠、壽命長，因此常用于將各種非電量轉(zhuǎn)換成位移后再進(jìn)行測量的場合。
光電式位移傳感器：它根據(jù)被測對象阻擋光通量的多少來測量對象的位移或幾何尺寸。特點(diǎn)是屬于非接觸式測量，并可進(jìn)行連續(xù)測量。光電式位移傳感器常用于連續(xù)測量線材直徑或在帶材邊緣位置控制系統(tǒng)中用作邊緣位置傳感器。
型號(hào)特性
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、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。
金屬玻璃鈾位移傳感器：
用絲網(wǎng)印刷法按照一定圖形，將金屬玻璃鈾電阻漿料涂覆在陶瓷基體上，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成。特點(diǎn)是：阻值范圍寬，耐熱性好，過載能力強(qiáng)，耐潮，耐磨等都很好，是很有前途的電位器品種，缺點(diǎn)是接觸電阻和電流噪聲大。
金屬膜位移傳感器：
金屬膜電位器的電阻體可由合金膜、金屬氧化膜、金屬箔等分別組成。特點(diǎn)是分辨力高、耐高溫、溫度系數(shù)小、動(dòng)噪聲小、平滑性好。
磁敏式位移傳感器：
消除了機(jī)械接觸，壽命長、可靠性高，缺點(diǎn)：對工作環(huán)境要求較高.
光電式位移傳感器：
消除了機(jī)械接觸，壽命長、可靠性高，缺點(diǎn)：數(shù)字信號(hào)輸出，處理煩瑣。
磁致伸縮式位移傳感器：
磁致伸縮位移（液位）傳感器，通過內(nèi)部非接觸式的測控技術(shù)地檢測活動(dòng)磁環(huán)的位置來測量被檢測產(chǎn)品的實(shí)際位移值的。
數(shù)字激光位移傳感器：
激光位移傳感器可非接觸測量被測物體的位置、位移等變化，主要應(yīng)用于檢測物的位移、厚度、振動(dòng)、距離、直徑等幾何量的測量。
按照測量原理，激光位移傳感器原理分為激光三角測量法和激光回波分析法，激光三角測量法一般適用于高精度、短距離的測量，而激光回波分析法則用于遠(yuǎn)距離測量。
激光發(fā)射器通過鏡頭將可見紅色激光射向被測物體表面，經(jīng)物體反射的激光通過接收器鏡頭，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)算出傳感器和被測物體之間的距離。同時(shí)，光束在接收元件的位置通過模擬和數(shù)字電路處理，并通過微處理器分析，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)置檢測窗口。
激光位移傳感器采用回波分析原理來測量距離以達(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激光發(fā)射器每秒發(fā)射一百萬個(gè)激光脈沖到檢測物并返回至接收器，處理器計(jì)算激光脈沖遇到檢測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量結(jié)果進(jìn)行的平均輸出。激光回波分析法適合于長距離檢測，但測量精度相對于激光三角測量法要低。