在精密测量领域中,非接触式位移技术的使用正在迅速增长。这是由于许多因素造成的,但是,两个主要的驱动因素是客户需要更精确地进行测量亚微米甚至是纳米分辨率,并且他们需要针对困难的表面或在测量过程中无法触摸的表面进行测量 。例如,硅、玻璃、塑料、微型电子组件、医疗组件甚至是食品表面。


这种快速增长推动了新技术的发展,也推动了现有技术的适应,以满足新的测量要求并提高测量的准确性和分辨率。因此,在为测量任务选择正确的传感器技术时,更重要的是对每种非接触式测量原理的优势和局限性有更深入的了解。


在实践中,除了涡流传感器和激光三角测量传感器外,电容传感器和共聚焦传感器在客户中也很受欢迎。但是非接触式位移传感器具有多种形状、尺寸和测量原理。关键是为客户的应用选择最合适的传感技术。


涡流原理


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涡电流测量原理是一种基于从振荡电路中提取能量的电感测量方法。在导电材料中感应涡流需要此能量。


向线圈供应交流电,这会在线圈周围形成磁场。如果将导电物体放置在此磁场中,则会感应出涡流,根据法拉第感应定律,涡流会形成电磁场。该场与线圈的场相反,这也会引起线圈阻抗的变化。控制器通过考虑传感器线圈的幅度和相位位置的变化来计算阻抗。


涡流原理的优点在于,它可用于所有导电,铁磁和非铁磁金属。与其他技术相比,传感器的尺寸相对较小,并且由于传感器和电缆的电阻测量,温度范围较高。该技术具有很高的精度,并且不受测量间隙中的灰尘,湿气,油,高压和介电材料的影响。


还需要考虑技术限制。输出和线性取决于目标材料的电磁特性。因此,必须进行单独的线性化和校准。电缆长度最大为15米,并且传感器的直径(因此有效的测量直径)会随着测量范围的增加而增加。


电容原理


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利用电容原理,传感器和目标工作起来就像一个理想的平行板电容器。所述两个板电极由所述传感器和所述相对目标形成。如果频率恒定的交流电流流过传感器电容,则传感器上交流电压的幅值与电容电极之间的距离成正比。在放大器电子学中同时产生可调补偿电压。在对两种交流电压进行解调后,将差分放大并输出为模拟信号。


由于传感器的结构类似于保护环电容,因此获得了几乎理想的线性度和对金属的灵敏度。该技术还提供了高温稳定性,因为目标电导率的变化对测量没有影响。电容传感器也可以测量绝缘子。


然而,该技术对介质传感器间隙的变化很敏感,因此是清洁、干燥应用的理想选择。由于电缆电容对振荡电路调谐的影响,电缆长度也相对较短。


激光三角测量原理



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在激光三角测量原理中,激光二极管将可见光点投射到被测物体的表面。从这一点反射回来的散射光然后通过高质量的光学透镜系统投射到CCD阵列上。如果目标相对于传感器改变位置,则将反射光的移动投射到CCD阵列上并进行分析,以输出目标的准确位置。测量在积分控制器中进行数字处理,然后通过模拟(I/U)和数字接口RS 232、RS 422或USB转换成比例输出。


共焦原理


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这项技术的工作原理是利用多透镜光学系统将多色白光聚焦到目标表面。所述透镜的排列方式使所述白光通过受控的色差分散成单色光。通过工厂校准,每个波长都有一定的偏差。只有精确聚焦在目标表面或材料上的波长用于测量。


从目标表面反射的光然后通过共焦孔径传递到接收器,接收器检测和处理光谱变化。这一独特的测量原理使位移和距离能够非常精确地测量。


漫反射面和光谱表面都可以测量,用透明材料如玻璃,可以在距离测量的同时实现单边厚度的测量。并且,由于发射器和接收器设置在一个轴上,避免了阴影。


共焦技术提供纳米分辨率,并且几乎与目标材料无关。该技术实现了一个非常小的、恒定的光斑,并提供了透明材料的单边厚度测量。该技术的微型径向和轴向版本可用于测量钻孔或钻孔。用白光代替激光。


该技术的限制包括传感器与目标之间的有限距离。此外,光束需要一个干净的环境。


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