新型光电编码位移传感器设计方案

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  3 设计技术规格

  3.1 测量范围:0.1~100m以上,分10、20、30、50、100m档系列产品。

  3.2 测量精度:小于±1mm或累计误差小于3‰。

  3.3 分辨率:1mm,特殊需要,加级测量可以小于0.5mm。

  3.4 适宜温度测量范围:-30℃~+65℃即常规电子元件承受温度。

  3.5 温度漂移:理论上无零点漂移和温度漂移,接近钢卷尺的线性膨胀系数。

  3.6 重复性:绝对编码显示,可进退测量,重复测量无差异。

  3.7 应用场合:酸碱腐蚀性强的环境,防爆防潮等级:本质安全型,IP65。

  3.8 电源:220V或者24V。

  4 优缺点

  比较编码数显位移传感器,也可称电子尺,最适合用于超长度测量,只要有做尺材料的可能,印刷技术的配套,百米以上的电子尺就可以轻松的实现。与其它形式的电子尺或超长磁尺、或其它无接触测量形式相比有如下优点:

  4.1 制作工艺简单,使用操作方便,性价比优。与拉绳传感器或其它类型的电子尺相比,制造工艺简单方便,所用的激光扫描器和条形码原理都是国内外通用的成熟技术,不仅造价低,操作方便,如果制成自动钢卷尺,便可作为便携式测量工具,一个测量点的配置仅需几百元。

  4.2 性能稳定,干扰因素少,质量可靠。常用的电信号转换的传感器,大多数都是将物理或者几何量转换成0--20毫安电流信号,然后再将20毫安电流信号进行A/D转换分度,理论上精度可以达很高,但与处理元件等级有关,造价低的元器件,稳定性都比较差。特别是温度影响无处不在,无时不有,常规测量有失误现象。作者调查过:航运船舶上安装的超声波水声测量仪,一台数万元,说明书精度等级也不错,但实际使用时,在码头口对5-8深的河床测量时,有时常2-3米之多,性能极不稳定。雷达测量仪也有同样的问题出现。编码传感器彻底改变了电量分度的形式,完全是采用光电编码的技术,不受温度等环境因素的影响。科学的分析其稳定性,应该说就只受其尺条材料热涨冷缩时线膨胀的影响,如果与被测量体是同种材料,测量精度就有可能更好。

  4.3 分辨率高:本光电编码传感器的分辨率有两种处理方案。

  其一,直接显示方案:在尺带上每一毫米距离印刷一个条码,条码的高度1毫米,宽度20-25毫米,条码的间距为零,即条码的距离就是本尺的分辨率,这样的精度等级应该说与钢卷尺的精度是同步的,即是在现在的钢卷尺增加一条自动读数的电子尺了。

  其二,放大显示方案:在直接显示方案的基础上,在读数器扫描处,进行局部放大显示,相当于游标卡尺的滑尺原理,进行二次读数,两次读数的组合就是本电子尺的准确读数,它的精度取决于二次分析读数的精度。根据需要,投入的多,精度就高。

  按常规用尺,一般场合分辨率达1毫米,应该说完全可以满足需要,例如测量一米的距离,一毫米的分辨率,其绝对误差按一毫米考虑,其偏差值最大也就是±1‰,如果是10米量程,那就是±0.3‰偏差值。

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