位移传感器分类：直线位移与角位移怎么选

位移传感器分类先按运动方式劈成两大类：直线位移和角位移。测量对象是直线移动就选直线型，是转动就选角度型，这一刀切对了，后面再看行程、精度、输出信号，选型基本不会跑偏。反过来，先纠结原理再回头看运动方式，十有八九要返工。

位移传感器分类怎么分：直线和角度两大类

直线位移传感器把直线方向的移动量变成电信号，测的是「走了多远」；角位移传感器测的是「转了多少度」。这两类的安装方式、量程标法、输出换算都不一样，所以分类从运动方式切，比从原理切更实用。

按运动方式分完之后，再看第二层：是靠接触式测量还是非接触式测量。接触式的有电阻滑轨式、拉绳式；非接触式的有磁致伸缩、电涡流、电容式、光栅磁栅。第二层决定寿命和维护量，振动大、动作频繁的工位，一般往非接触那边靠。

直线位移传感器：从电阻滑轨到磁致伸缩

直线型里面用得比较多的几类，量级差得挺远，先摸清各自的位置。

电阻滑轨式（电子尺）把可变电阻滑轨固定在传感器本体上，滑片跟着被测件移动，测滑片到始端之间的阻值变化。滑轨上加了稳态直流电压，只流过微安级小电流，滑片和始端之间的电压就跟滑片移动长度成正比。把它当分压器用，能降低对滑轨总阻值精度的要求——温度引起的阻值变化不影响测量结果。这类常见行程从几毫米到接近一千毫米，线性度大约 ±0.1%FS，注塑机、机床这类中短行程正合适。

行程拉到几米，就换拉绳式，靠钢丝绳收放的长度折算位移，量程做大不难，代价是多了绳和回弹机构这套机械件。要非接触、长寿命、高重复性，磁致伸缩是常见选择：波导丝上通一个电流脉冲，位置磁环的磁场和它交汇产生扭转波，用发射到接收的时间差换算位置，全程不接触。LVDT 差动变压器走的是另一条路，铁芯在线圈里移动改变互感，小量程、高分辨率，试验机这类精密测量用得多。

再往上还有电涡流式，非接触测金属导体，微米级分辨率，但量程很小；电容式用在微纳测量；光栅磁栅靠刻线计数，分辨率高，对安装洁净度也有要求。这些都属于直线型，按「要多大行程、要多高精度、能不能接触」三问去挑。

角度位移传感器：转一圈还是连着转

角度型先问一句：被测件是转一圈就停，还是要连着转不停。只转一圈的，电位器式就够用，单圈量程从几十度到 360° 都有，结构简单、接线省事。要连续旋转的，别用电刷式——电刷一直磨，寿命撑不住，改上光电或磁编码器，分辨率和寿命都高一截，也没有接触磨损。

典型用途可以举障碍检测：用角度传感器盯住轮子，马达带着转、可轮子不转，就说明装置被挡住了。这个办法简单有效，前提是轮子不能在地面上打滑太多，不然误判。解决办法是加一个空转的惰轮连到马达上——惰轮不是被马达驱动的，而是靠装置前进带着转；驱动轮还在转、惰轮停了，那就真碰到障碍物了。

角度型还有个容易被忽略的点：机械臂长。角度误差乘以臂长就是位置误差，臂长 500mm、角度误差 0.5°，末端偏差就有 4mm 出头。所以用角度式间接测位移，得先算一遍这个放大倍数能不能接受。

按输出信号再分一层：模拟量与数字量

同一个原理，输出可以不一样，这层也挺影响后面接线的。模拟量输出常见 0~5V、1~5V、0~10V、4~20mA、0~10mA，好处是接法简单，坏处是长距离传输要防干扰，分辨率也受采集卡限制。数字量输出有 RS485、RS232、SSI、CANopen、Profibus 这些，抗干扰好、分辨率不受传输衰减影响，长距离和高精度场合更省心，代价是得会配通讯参数。

电阻式这类还得特别注意阻抗。它本质就是个电位器，输出阻抗不低，后级采集卡得用高阻抗输入，或者中间加一级缓冲，不能直接挂到低阻负载上。滑片是摩擦着走的，被测机构要有足够推力推得动它，推力偏小的轻载机构，用之前先掂量一下。

选型对照：什么工况上什么原理

我们碰到过一个注塑机工位，电子尺装在模板上，读数在中间某一段会突然塌下去，两头都正常。查了接线、换了传感器都没用，后来把采集卡的输入阻抗往上调才明白：原采集通道输入阻抗偏低，滑片走到中段时电位器输出阻抗和它分压，信号被拉低。加了一级缓冲之后，整段读数就平了。这类问题不是传感器坏，是后级没接对。

另一个是做输送线的客户，用角度传感器做堵料检测，装在驱动轮上，结果湿滑天气经常误报。原因是驱动轮打滑，轮子没转但传感器也没转的信号判成了堵料。改成惰轮检测——传感器装在不被驱动的惰轮上，靠输送带带着转，打滑对这个信号没影响，误报就下去了。

常见问题

问：位移传感器分类为什么先按运动方式分，而不是按原理分？
答：因为运动方式决定量程单位和安装方式，是选型的硬前提。直线型按毫米标行程，角度型按度标转角，两者不能互换。原理是第二层，决定精度、寿命和维护量。

问：电阻滑轨式当分压器用，为什么对滑轨阻值要求低？
答：滑轨加的是稳态直流电压，只流过微安级小电流，滑片与始端之间的电压跟滑片移动长度成正比。这么用，温度引起的阻值变化不影响测量结果，对滑轨总阻值精度的要求就降下来了。

问：导电塑料滑轨位移传感器，行程和线性度什么量级？
答：短则几毫米，长能接近一千毫米，线性度大约 ±0.1%FS，具体以厂家样本为准。行程要拉到几米，就换拉绳式，靠收放绳长折算位置，别硬撑。

问：角度传感器量程和连续旋转怎么选原理？
答：只转一圈的，电位器式就行，量程从几十度到 360° 都有；要一直转不停的，改上光电或磁编码器，不磨损、分辨率和寿命都更好。做堵料或障碍检测的，注意别让驱动轮打滑造成误判。

问：用角度传感器间接测位移，误差怎么估？
答：按臂长换算。角度误差乘以臂长就是末端位置误差，臂长 500mm、角度误差 0.5°，末端大概有 4mm 多的偏差。间接测量前先把这笔账算清楚，再决定要不要换成直线型。