工业设备和机械通常涉及大量的旋转和致动部件。这些元件的有效自动化要求传感器可靠地检测执行器和相关机构的位置。如果仅需要在固定行程结束时检测硬件的存在或不存在，这可能非常简单。即使旋转位置，虽然比较困难，但仍然允许旋转编码器传感器定位在轴上。

然而，更具挑战性的是需要在更长的工作距离上或更高精度地检测线性运动和位置。例如，门式起重机可以跨很远的距离，可以在恶劣的室外或工厂环境中安装和运行，但要求±1英寸。准确性。另一方面，物料搬运机可能更紧凑，更受保护，但对于多轴XYZ托架的位置需要更准确的反馈。

有几种线性位置感应选项可用，从简单的经典技术一直到高级设备。本文回顾了一些线性位置传感技术，并讨论了每种方法最适合用于准确可靠的检测的地方。

图1.线性位置传感器，例如此图中用红色箭头指示的位置传感器，用于检测机械和设备零件的位置，以便对其进行跟踪和自动化。图全部由AutomationDirect提供。

让我们弄清楚它的含义：

线性定位用于极其特定但高度部署的运动几何子集，并在传感方面有多种设计考虑，图1。

旋转编码器可轻松感应旋转运动。有时，使用齿轮或其他机构将旋转运动转换为线性运动。在任何一种情况下，都可以根据发生了多少旋转来推断线性位置。但是，如果机构出现故障，则旋转传感器和线性位置将失去它们的关系，并且传感将不正确。

限位或位置开关简单可靠，但只能在安装位置检测线性位置。这些传感器可以基于机械，光学，接近或超声方法，但仅提供二进制位置或相对粗略的分辨率。通常将这种类型的位置开关安装在机构的行程末端，但是可以将目标物放置在设备上，并沿着行程路径布置许多位置开关。尽管如此，检测仅发生在这些点上，因此，如果设备远离开关，则其位置是不确定的。

最好的真正线性位置传感技术将提供连续的模拟输出信号或通过以太网连接的数字信号，以足够的分辨率实时准确地报告目标位置。

可用技术

以下是领先的线性位置传感技术，简要介绍每种技术的优点和潜在问题。

图2：像这些Gefran传感器那样的线性电位器是检测设备位置的基本方法。

甲线性电位是尝试和真由擦拭器的结构沿着电阻器通过行程的整个长度上的移动设备的移动，提供直接相关的位置的可变电阻，如图1信号调节器可以将此读数转换成其他电气输出水平。线性电位计简单，便宜且易于使用，图2。

但是，由于物理设备经常受到机械滑动，它们会随着时间的推移而磨损，需要更换。它们可能无法抵抗液体和污染物，并且形状因数必须足够大以适应杆的完全伸出和缩回，由于安装空间的限制，有时会限制使用。

磁致伸缩线性位置感测技术可能看起来与电位计相似，但是它们采用了沿着刚性线性外壳移动的磁体。磁体可以布置在外壳的表面上，也可以布置成围绕外壳的环，从而提供大量的安装灵活性，更重要的是避免了机械磨损问题。这些传感器通常具有车载电路，可将输出调节至各种所需的信号水平。磁致伸缩技术比电位计或线性感应解决方案的成本更高，但是增加的优势通常可以抵消额外的成本，尤其是在具有挑战性的应用中。

图3：线性电感式位置传感器看起来像电位计类型，但非接触式，因此避免了物理传感器技术的损耗。

在技术上和商业上，线性电感式位置变送器（图3）都位于电位计和磁致伸缩设备之间的中间位置。它们看起来像电位计，但使用感应技术来监视电枢的杆行程。这些带有车载电子设备的非接触式设备可避免物理传感器的磨损，并提供一系列输出信号。

与磁致伸缩一样，线性可变差动变压器（LVDT）技术也使用电枢来识别可变位置。电枢是自由浮动的，可以固定连接到目标，也可以是弹簧加载的，因此它们可以始终主动推动电枢与运动的目标接触。这些传感器在电枢中使用一块磁铁，该磁铁的位置与通过的主壳体中的初级绕组和次级绕组电相关。LVDT在许多方面与线性电感式传感器相似，但主要区别在于它们还可以设计用于交流电压电路，从而具有更大的安装灵活性。

拉线传感器实际上是一种旋转设备，通过将电缆机械地拉入或拉出设备进行操作。电缆连接到移动设备，并且拉线传感器外壳处于固定位置。这有点像卷尺，但在绕线装置上装有旋转罐或编码器以进行测量。这些通常用于无法实际安装行程长度设备的长距离定位。

对于某些物理配置，可以通过沿着行程长度安装刻度尺来实现线性位置感测。该线性编码器，其可以是光学的，磁性的，或甚至电容，被布置为“看到”该带，因为它运动过程中行进通过它。光学单元在历史上更常见，并且通过使用封闭的直通光束传感器使用光脉冲读取编码间隙来提供良好的线性信号。磁性版本使用编码磁铁秤，这种秤更耐用，可以安装更长的长度。它们还提供更好的分辨率，并且对负面的环境影响具有更大的抵抗力。

当精度很重要并且可以适当保护安装环境时，基于激光的线性位置传感器通常会提供最佳解决方案。激光设备可提供出色的分辨率和响应性反馈，但前提是视线保持畅通且目标物准备妥当。这些设备完全是非接触式的，但是如果环境条件，表面反射甚至物理干扰使信号模糊，则该技术可能无法工作。

现场安装

许多先前的位置传感器设备都具有相似的外壳样式和外形尺寸，使其易于使用，更换和升级-根据应用程序的需求选择特定的解决方案。圆柱孔为?英寸。和?英寸。常见，矩形单位也很常见。

许多线性位置感测设备的实际安装实践通常非常相似，传感器外壳安装在固定表面上，而轴部分则连接到要测量的移动或移动物体上。一些安装附件可枢转以提供一定程度的运动自由度，同时仍可沿单个轴跟踪线性运动。传感器可以牢固地固定在其目标上，也可以加载弹簧以跟踪运动，同时接受一定程度的滑动。

线性位置解决方案

通常需要线性位置测量来监视和控制机械和设备的运行。对于给定的环境，正确的配置将以足够的精度可靠地检测目标硬件的位置。

用户可以从简单到高级的多种技术中进行选择，以获得适合其应用的最佳解决方案。出现问题时，可以咨询提供广泛解决方案的供应商以获取建议和最佳实践。