接觸式位移傳感器通過直接接觸被測物體並檢測其物理變化來測量位移,其中LVDT(線性可變差動變壓器)和電位計式是兩種典型代表,其工作原理如下:
LVDT位移傳感器:基於電磁感應原理,由初級線圈、兩個反向串聯的次級線圈、可移動鐵芯及線圈骨架構成。初級線圈通入交流激勵電壓後,產生交變磁場。當鐵芯處於線圈中心時,兩個次級線圈感應的電壓大小相等、相位相反,輸出電壓為零;當鐵芯偏離中心時,與一個次級線圈的耦合增強,與另一個的耦合減弱,導致輸出電壓差值,其幅值與鐵芯位移量成正比,相位則指示位移方向。這種設計通過差動輸出提高了靈敏度與線性度,且鐵芯與線圈無直接接觸,具有無摩擦、壽命長、分辨率高的特點,適用於高精度、長壽命的工業場景,如航空發動機油門杆位置監測。
電位計式位移傳感器:利用電阻值隨滑動觸點位置變化的特性,由電阻軌道和可移動電刷組成。當被測物體位移時,電刷在電阻軌道上滑動,改變接入電路的電阻長度,從而輸出與位移成比例的電壓信號。其結構簡單、成本低,但因接觸式測量存在摩擦磨損,壽命和精度相對受限,多用於對成本敏感、精度要求不高的場景,如簡易機械位移監測。
LVDT通過非接觸式電磁感應實現高精度測量,而電位計式依賴接觸式電阻變化完成位移檢測,兩者分別代表了接觸式位移傳感器中高精度與低成本的技術路線。