摘要：随着计算机、集成技术的发展，传感器技术突飞猛进，已成为现代技术不可缺少的一部分。本文首先介绍了位移传感器的相关概述，阐述了位移传感器的发展现状及其应用，并探讨了位移传感器的技术发展趋势。
关键词：位移传感器；现状；应用；发展趋势
一、位移传感器简介
位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型两种。常用位移传感器以模拟式结构型居多，包括电位器式位移传感器、电感式位移传感器、自整角机、电容式位移传感器、电涡流式位移传感器、霍尔式位移传感器等。数字式位移传感器的一个重要优点是便于将信号直接送入计算机系统。这种传感器发展迅速，应用日益广泛。
二、位移传感器发展现状
随着航空航天、船舶等军事领域，以及工业控制及农业现代化的发展，对位移传感器的需求也越来越大，同时，要求位移传感器不断进行技术创新，不断有新技术和新材料的使用，以满足不同场合、不同环境条件的需要。具有代表性的新技术包括：
1、自偶然发现导电塑料以来，作为一种特殊材料，随着研究的深入，其应用越来越广泛。21世纪初，德、日、美等国开始将其作为精密角度传感器的敏感材料，制成电阻膜，极大地简化了老式传感器式角度传感器的结构，克服了传统的绕线式电位器位移传感器分辨率差、摩擦阻力大、碳膜电位器位移传感器电噪声大、耐磨性差、使用寿命短等缺点。其提高了输出精度，抗噪声能力强，机械寿命长，它已广泛应用于雷达、导弹、火炮等军事装备中，并已扩展到民用领域。
2、LVDT位移传感器以其结构简单、抗恶劣环境能力强、工作稳定可靠等优点，一直受到位移传感器用户的青睐。随着近年来OEM技术在传感器开发中的应用及AD698等LVDT信号处理电路的不断发展，传感器正逐步向集成化、小型化、智能化方向发展。我国有阜新祥锐传感器有限公司、上海鑫杰传感器测控技术有限公司、北京汇金祥科技有限公司、合肥硕峰电子科技有限公司等多家单位生产LVDT传感器，且技术成熟，并不断开发集成化、小型化的传感器。
3、近年来，磁致伸缩位移传感器采用了高科技材料及先进的电子处理技术，因其测量范围大、不与敏感元件直接接触、工作在高温高压及高振荡等极端恶劣的工业环境中，不易受油渍、溶液、粉尘或其他污染的影响，因此，它越来越多地应用于液位、位置和位移测量的工业自动控制中。在国外，由美国MTS磁致伸缩位移传感器等公司生产的磁致伸缩位移传感器走在了前列，其非线性度为0.05%FS，重复性为0.002%FS，最大滞后为0.001in；美国RENYWELL公司基于这一原理，最新研制出一种非接触式绝对位移传感器，采用DUALWAVEPULSE专利技术，将电磁感应、磁致伸缩效应、差动补偿原理、误差平均效应、模块化设计有机结合，显著提高了信噪比，降低了工艺要求，实现了批量快速生产。在我国，北京航天金泰卫星测量技术有限公司从1996年开始对伸缩技术进行研究，所生产的传感器已达到国际同类产品水平。
4、三角测量是一种位移测量方法，其最大优点是非接触测量。随着激光器的诞生，新型光电扫描技术和阵列光电探测器的发展，计算机控制和数据处理这种传统方法有了很大的新进展。国外代表性产品有德国Micro-Epsilon公司的optocdt系列，日本eyence公司的LD系列斜向激光位移传感器。
5、随着低损耗光纤的出现及检测专用光纤的开发，继光纤通信技术后，在光纤应用领域出现了一种新的光纤传感过程技术。自20世纪80年代以来，光纤传感技术受到世界各国的高度重视，美国、日本、西欧等在光纤传感器的研发方面投入了大量资金。多年来，光纤传感器一直被认为是主导传感技术，但一直未实现。当前，美国与日本在光纤传感器的开发及应用方面处于领先地位。目前，国内外许多专家学者正在努力改变这种状况，改进敏感元件的制造工艺及结构，探索新的敏感机理，充分发挥微处理器技术及计算机软件的作用，以提高与补偿光纤传感器的性能，开发数字式、集成化、自动化、工程化的新型光纤位移传感器，开发适合网络应用的光纤位移传感器阵列及具有特殊测量要求的新型光纤位移传感器是日后发展的趋势。
三、传感器的应用
1、磁致伸缩位移传感器的应用
1)液位测量。液位计出厂时，浮子重量根据用户提供的上下介质密度确定。测量时，浮子漂浮在界面上，浮力等于重力，从而计算出界面位置。图1是用于测量容器液位的磁致伸缩液位计的示意图。
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2)应用于液压缸。磁致伸缩位移传感器用于需要精确控制液压缸的场合，它能测量液压缸的位置，以实现远程控制。
2、电涡流式位移传感器的应用。上海航振仪器仪表有限公司、株洲中航科技技术发展有限公司等提供的电涡流式位移传感器已应用于电力、石油、化工、冶金等行业，对汽轮机、水轮机、发电机、风机、压缩机、齿轮箱等大型旋转机械的轴径向振动、轴向位移、鉴相器、轴速、胀差、偏心距、油膜厚度等进行在线测量及安全保护，以及转子动力学研究及零件尺寸检测等。
3、激光位移传感器的应用。它是一种非接触式精密激光测量系统，具有适应性强、速度快、精度高等特点，适用于各种回转体、箱体类零件的尺寸及形位误差等测量。
四、位移传感器的技术发展趋势
1、微型化。各种控制仪器设备的功能越来越多，要求每个部分的体积越小越好。因此，传感器本身体积越小越好，这就需开发新的材料及加工技术。近年来，随着微电子技术及微机械加工技术的发展，传感器制造技术进入了一个新的阶段。随着微电子技术与微机械加工技术的结合，器件结构由二维向三维发展，进一步实现了微型化和低功耗。
2、集成化。集成传感器的优点是传统传感器无法实现的，它不仅是一个简单的传感器，将辅助电路中的元件和传感器元件同时集成在一个芯片上，使其具有校准、补偿、自诊断、网络通讯等功能，从而降低成本、提高产量。将传感器、信号调节电路和单片机集成在一块芯片上，形成超大规模集成化的先进智能传感器已成为一种新的发展趋势。
3、智能化。智能传感器是一种带有微处理器的传感器，它是微机与传感器相结合的成果，具有检测、判断、信息处理功能，与传统的传感器相比，具有判断与信息处理功能，能实现多传感器和多参数测量，有自检测、自校准、自诊断功能等优点。测量数据可存取，并有数据通讯接口，可直接与微机通信。智能传感器已从传统传感器的单功能、单检测发展到多功能、多变量检测，其精度、稳定性、可靠性是传统传感器无法比拟的。
4、无线网络化。无线传感器网络是目前国际上一个新兴的跨学科研究热点，它集成了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络与无线通信技术、分布式信息处理技术等，通过各种集成微传感器，实时监测、感知、采集各种环境或监测对象的信息，嵌入式系统对信息进行处理，随机自组织无线通信网络将感测到的信息通过多跳中继传输到用户终端，以实现“无处不在的计算”理念。
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