位移传感器概要和专业知识

日期：2024-04-27 09:54

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摘要：

所谓位移传感器，是利用各种元件检测对象物的物理变化量，通过将该变化量换算为距离，来测量从传感器到对象物的距离位移的机器。根据使用元件不同，分为光学式位移传感器、线性接近传感器、超声波位移传感器等。

①光学式位移传感器（智能传感器ZX-L-N系列等）

●概要

光源发出的光通过透镜进行聚光，并照射到物体上。

物体发出的反射光通过受光透镜集中到一维的位置检测元件（PSD）＊上。如果物体的位置（距离测定器的距离）发生变化，PSD上成像位置将不同；如果PSD的两个输出平衡发生变化，PSD上的成像位置将不同，PSD的两个输出平衡会再次发生变化。

如果将这两个输出作为A、B，计算A/（A＋B），并加上适当的拉线系数‘k’和残留误差‘C’，可求得

测得的值不是照度（亮度），而是A、B两个输出的位移量，因此即使与测定对象物之间的距离发生变化，受光光量发生变化也不会受影响，可以得到与距离的差、位置的偏移成比例的线性输出。

●PSD方式与CCD(CMOS)方式

PSD方式的原理特长：
将对象物上的光点光束投影到受光元件上时的重心位置换算为距离

CCD(CMOS)方式的原理特长：
分别检测对象物上的光点光束投影到受光元件上时的CCD(CMOS)的各像素的光量，并换算为距离。

CCD是指Charge Coupled Device（电荷传输元件）的略称，而CMOS则是ComplementaryMetalOxideSemi-conductor（互补性金属氧化半导体）的略称。CCD是根据动作原理而命名的，CMOS则是根据构造而命名的。

	CMOS图像传感器	CCD图像传感器
读取方式	分别读取每个像素的信号，进行扩大。	用存储继电器方式分别读取每个像素信号，*后进行扩大。
优点	消耗功率小。容易高速化。能使运算电路等一体化。	画质好。实际使用长。
缺点	需要设法控制每个像素的分散。灵敏度约为CCD的1/5。	消耗功率大。（高速化困难）。生产过程复杂。（成本高）
应用	如不使用CMOS，则难以进行物体识别、动态物体检测、距离传感器、超高速摄像和累积时间适应。图像压缩、累积时间适应和大型动态范围摄像是CMOS的擅长领域。	静止画面百万像素N图像读入。

●正反射方式和扩散反射方式

正反射方式		扩散反射方式
直接接受来自物体的正反射光的方式，对金属等表面有光泽的检测体也能稳定测量。		投光光束面对测定面垂直投光，并接受反射光中的扩散反射光的方式，可以扩大测定范围。