拉繩位移傳感器誤差來源是什么？

來源：拉繩位移傳感器誤差來源是什么？   發(fā)布于：2020-8-4 11:45:09    瀏覽：3472

拉繩位移傳感器誤差來源是什么？

拉繩位移傳感器也叫拉線位移傳感器,相對于光柵尺、激光干涉儀等傳感器,固然其精度并不高,但因為它的安裝利便、價格低廉、丈量間隔大、抗干擾能力強等諸多長處而被廣泛使用。

    因為拉繩位移傳感器在設(shè)計、安裝、檢測、計量及使用過程中均需要考慮各種因素對誤差的影響。

    下面通過初步分析，尋找出不同的因素帶來的誤差。

 

 

 

    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)合鋼絲來丈量位移的。鋼絲通過彈簧被繞于滾筒之上，榆次將位移轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)運動。滾筒直接與一個精密旋轉(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，將位移傳感器安裝在一個固定位置上，拉繩連接在移動物體上，拉繩直線運動和移動物體運動軸線對準(zhǔn)，物體運動時位移傳感器即輸出數(shù)字信號。拉繩位移傳感器可用于丈量運動間隔、運動速度、感應(yīng)位置或限位傳感器、記實機械運動次數(shù)的計算器等。應(yīng)用領(lǐng)域有測試、儀器計算、運輸、機器人、液壓裝置、氣動裝置、產(chǎn)業(yè)自動化、運動控制等。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。如無法確認(rèn)其誤差應(yīng)該用測長機等儀器對其校準(zhǔn)。

    在分辨力選擇上，建議按需求選擇分辨力，夠用即可。模擬信號傳感器號稱式理論無限，實際使用時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)字信號傳感器號稱分辨力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分模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號分為電壓輸出和電流輸出。模擬信號應(yīng)留意傳輸間隔的題目，假如傳輸間隔過大則嚴(yán)峻影響精度。模擬信號會有信號干擾、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。數(shù)字信號一般不存在信號干擾、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時比率位數(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到±0.1%的精度。

    其次還要留意計數(shù)裝置讀取速度的題目。數(shù)字輸出型的傳感器在運動速渡過快時存在嚴(yán)峻丟失數(shù)據(jù)的情況。造成這種現(xiàn)象的原因是因為顯示儀表或者計數(shù)裝置數(shù)據(jù)讀取慢的原因、有些儀表是為計數(shù)器而設(shè)計的，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)用在速度較快的場合如運動速度>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。阿貝原理是指在長度丈量中，應(yīng)將尺度長度量(尺度線)安放在被測長度量(被測線)的延長線上。另外盡量使傳感器丈量方向與運動方向水平。而假如是丈量間隔較長而且是而且是水平安裝的情況下應(yīng)留意拉線自重帶來的影響。

    在環(huán)境題目上應(yīng)留意因為材料膨脹系數(shù)不同于對精度的影響。假如是應(yīng)用在戶外且丈量間隔較長的，側(cè)風(fēng)的影響同樣應(yīng)予以考慮。

    但以上幾個因素的影響對位移傳感器都相對較低。如安裝時傳感器丈量方向與運動方向不平行，在1m長的丈量長度上，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 %，相對普通的拉繩位移傳感器4-0.05%～4-0.5%的誤差來說影響非常小。

    另外應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境選擇相應(yīng)的防護等級，包括傳感器、儀表、轉(zhuǎn)換器及連接線等。在惡劣的環(huán)境下假如沒有相應(yīng)的防護等級，使用都無法保證，更不用談精度了。選擇不銹鋼的、耐侵蝕的拉線對長期使用是有保障的。

    結(jié)語

    總體來說傳感器的因素及儀表的因素對整體精度影響較大應(yīng)予以重點考慮。讀者可根據(jù)自身的情況，參考以上幾點，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，進步整體精度。

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