接触式位移传感器通过直接接触被测物体并检测其物理变化来测量位移,其中LVDT(线性可变差动变压器)和电位计式是两种典型代表,其工作原理如下:
LVDT位移传感器:基于电磁感应原理,由初级线圈、两个反向串联的次级线圈、可移动铁芯及线圈骨架构成。初级线圈通入交流激励电压后,产生交变磁场。当铁芯处于线圈中心时,两个次级线圈感应的电压大小相等、相位相反,输出电压为零;当铁芯偏离中心时,与一个次级线圈的耦合增强,与另一个的耦合减弱,导致输出电压差值,其幅值与铁芯位移量成正比,相位则指示位移方向。这种设计通过差动输出提高了灵敏度与线性度,且铁芯与线圈无直接接触,具有无摩擦、寿命长、分辨率高的特点,适用于高精度、长寿命的工业场景,如航空发动机油门杆位置监测。
电位计式位移传感器:利用电阻值随滑动触点位置变化的特性,由电阻轨道和可移动电刷组成。当被测物体位移时,电刷在电阻轨道上滑动,改变接入电路的电阻长度,从而输出与位移成比例的电压信号。其结构简单、成本低,但因接触式测量存在摩擦磨损,寿命和精度相对受限,多用于对成本敏感、精度要求不高的场景,如简易机械位移监测。
LVDT通过非接触式电磁感应实现高精度测量,而电位计式依赖接触式电阻变化完成位移检测,两者分别代表了接触式位移传感器中高精度与低成本的技术路线。