位置感知是广泛应用的关键功能，从机器人驱动链到供应链运行中的传送带，再到风力涡轮塔的摆动。它有多种形式，包括线性、旋转、角度、绝对、增量、接触和非接触传感器。已开发出专用传感器，可确定三维位置。位置传感技术包括电位、感应、涡流、电容、磁致伸缩、霍尔效应、光纤、光学和超声波。　　FAQ简要介绍了各种形式的位置感知，然后回顾了设计师在实现位置感知解决方案时可以选择的一系列技术。　　在选择位置传感器时，有许多因素需要考虑。一些例子包括：　　· 位置测量可以是线性、旋转或角度，也可以是静态或动态的(测量速度和/或加速度)。　　· 旋转传感器通常仅限于特定的测量范围，而旋转传感器通常提供旋转或度。　　· 这些传感器可以基于接触或非接触技术。接触式传感器通常更便宜，而非接触式传感器更可靠。　　· 无接触旋转传感器是一种特殊的无接触旋转传感器，能提供位置和速度反馈。　　· 有些传感器只提供从一个点到另一个点的增量测量，而其他传感器则提供相对于特定参考点的绝对位置信息。　　电位传感器　　电位传感器是基于电阻的装置,它将固定电阻轨道与需要被测到的物体所附的雨刷结合在一起。物体的移动使雨刷沿轨道移动。物体的位置用固定的直流电压测量，用轨道和雨刷形成分压器网络来测量直线或旋转运动 .电位传感器成本低，但精度和重复性通常较低。　　传感器的感应位置　　传感器的感应位置利用传感器线圈中感应到的磁场特性的变化。根据它们的结构，它们可以测量线性或旋转位置。线性变差变压器(LVDT)位置传感器在空心管上使用三个线圈，一个初级线圈和两个次级线圈。与初级线圈相比，线圈与次级线圈180度分离。一种叫做电热器的铁磁芯被放置在管道中，并连接到被测物体的位置。对主线圈施加励磁电压，使二次线圈产生电磁力。可以通过测量二次线圈之间的电压差来确定附着的物体。旋转电压差动变压器(RVDT)使用相同的技术跟踪旋转位置.LVDT和RVDT传感器具有良好的精度、线性、分辨率和高灵敏度。它们是无摩擦的，可以密封在恶劣的环境中。　　涡流位置传感器　　涡流位置传感器与导电对象一起工作。涡流电流是导电材料在磁场变化时产生的感应电流。涡流传感器由线圈和线性电路组成。交流电使线圈产生主磁场。当物体离线圈越来越近或越来越远时，可以利用涡流产生的二次磁场相互作用来感知其位置，影响线圈的阻抗。当物体靠近线圈时，涡流损耗增加，振荡电压降低。振动电压通过线性电路进行校正和处理，产生与目标距离成正比的线性直流输出。　　涡流电流装置是一种坚固的非接触装置，常用作邻近的传感器。它们是全向的，可以确定与对象的相对距离，而不是与对象的方向或绝对距离。　　电容器位置传感器　　顾名思义,电容器位置传感器测量电容的变化,以确定被测物体的位置。这些非接触式传感器可用于测量直线或旋转位置。它们由两个用介电材料隔开的板组成，用两种方法中的一种来检测物体的位置：　　· 改变电容器的介电常数　　· 改变电容板的重叠面积　　为了引起介电常数的变化，需要检测其位置的物体连接到介电材料上。随着介电材料的移动，由于介电材料面积和空气介电常数的变化，电容器有效介电常数发生了变化。或者，物体可以连接到电容板之一。当物体移动时，板块移动到更近或更远的地方，用电容器的变化来确定相对位置。　　传感器可以测量物体的位移、距离、位置和厚度。电容位移传感器因其信号稳定性和分辨率高而被用于实验室和工业环境。例如，电容式传感器用于测量自动化过程中薄膜厚度和粘合剂的应用。它们被用来监测工业机器的位移和工具位置。　　磁致伸缩的 位置传感器　　磁致伸缩性是铁磁材料的一种性质，它使材料在磁场作用下改变其尺寸或形状。在磁致伸缩位置传感器中，可移动位置磁体连接到被测物体。它包含一个波导，它由一根电线组成，通过它传递电流脉冲，并将传感器连接到波导的末端。 当电流脉冲沿波导发出时，磁场会在与永磁体轴向磁场相互作用的导线上产生。 磁场的相互作用是由扭转（维德曼效应）引起的。这种扭转会在导线上产生应变，沿波导传播产生声脉冲，并在波导末端由传感器检测到。磁铁和物体的相对位置可以通过测量电流脉冲启动和声波脉冲检测之间的时间来测量。　　磁致伸缩位置传感器是用于检测直线位置的非接触式传感器。波导通常放置在不锈钢或铝管中，使这些传感器在肮脏或潮湿的环境中使用。　　霍尔效应位置传感器　　当磁场中放置一个薄而平坦的导体时，任何流动的电流都会聚集在导体的一侧，从而产生一种叫做霍尔电压的电位差。如果导体中的电流是恒定的，霍尔电压的大小将反映磁场的强度。在霍尔效应位置传感器中，物体连接到传感器轴中的磁铁。与霍尔元件相比，当物体移动时，磁体的位置发生变化，产生变化的霍尔电压。物体的位置可以通过测量霍尔电压来确定。霍尔效应位置传感器是一种提供高可靠性和快速传感的非接触设备，可以在广泛的温度范围内工作，提供特殊的霍尔效应位置传感器。它们广泛应用于消费者、工业、汽车和医疗领域。　　光纤位置传感器　　光纤传感器有两种基本类型。在光纤传感器中，光纤作为传感元件。在外部光纤传感器中，光纤与另一种传感器技术相结合，将信号中继到远程电子产品中进行处理。光学时域反射计等设备可用于测量光纤位置时，以确定时间延迟。波长位移可以通过光学频率域反射测量仪来计算。光纤传感器对电磁干扰免疫，可设计为高温工作，不导电，接近高压或易燃材料时可使用。　　基于光纤布拉格光栅的另一种光纤传感技术也可用于位置测量。光纤光栅作为一种缺口滤波器，反射了布拉格波长周围光的一小部分 B 当被广谱照亮时。它由嵌入光纤核心的微观结构组成。温度、应变、压力、倾斜、位移、加速度、载荷等各种参数都可以通过制造FBGS来测量。　　光学位置传感器　　光学位置传感器有两种类型，也称为光学编码器。在某种情况下，光被发送到接收器另一端的传感器。在第二种类型中，发射的光信号从被监测的物体反射出来，然后返回光源。根据传感器的设计，光特性的变化，如波长、强度、相位或极化，被用来确定物体的位置。光学位置传感器可用于直线和旋转运动。这些传感器分为三类：传输光学编码器、反射光学编码器和干扰光学编码器。　　超声位置传感器　　超声波位置传感器采用压电晶体传感器发射高频超声波。传感器测量反射的声音。超声波传感器可以作为一个简单的接近传感器，或者更复杂的设计可以提供测距信息。超声位置传感器与具有各种材料和表面特性的目标物体一起工作，可以在比许多其他类型的位置传感器更远的距离上探测到小物体。它们能抵抗振动、环境噪声、红外辐射和电磁干扰。超声波位置传感器的应用实例包括液位检测、物体高速计数、机器人导航系统和汽车传感。一种典型的汽车超声波传感器由塑料外壳组成，一种带电子电路和微控制器的压电传感器和印刷电路板，用于传输、接收和处理信号。　　位置传感器可以测量物体的绝对或相对线性、旋转和角运动。位置传感器可以测量执行器或电机等装置的运动。它们也用于移动平台，如机器人和汽车。位置传感器采用各种技术，具有环境坚固性、成本、精度、可重复性等多种组合属性。