断路器机械特性测试用的位移传感器
作者：刘立
来源：《科技传播》2012年第22期
摘要本文详细的介绍了位移传感器从最初单纯地记号笔方式到光标标定方式，再到光电编码器方式，最后到仍然还在探索和发展阶段的与传感器的非接触测量的例如半导体激光位移传感器这样的方式，四个发展阶段以及两种机械特性的测量方式。

关键词断路器；位移传感器；测量方式
中图分类号TM56 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）79-0138-02
1 位移传感器
所谓位移传感器又叫做线性传感器，它可以分为电感式、电容式、光电式、位移、超声波式、霍尔式多种形式。

位移传感器的应用主要是在一些具有自动化装备的生产线上对模拟量来进行一些智能的控制。

2 位移传感器的四个主要发展阶段
断路器的机械特性测试的第一个阶段是将一个记号笔连接到动触头的连杆上，通过这个连接的记号笔在设定好坐标纸上的将断路器的运动轨迹来描绘出来，这样就可以非常直观地将行程值记录下来，并且可以将出现相对应的速度值方便地计算出来。

在这里我们来看一下，记号笔所体现的功能其实就是位移传感器相应的功能。

在这里比较具有代表性的两个仪器分别是振荡器和转鼓仪。

断路器的机械特性测试的第二个阶段是将一个滑线电阻的动臂固定在动触头的拉杆位置上，之后在滑线电阻的两端再施加一定额度的电压，把配合的16线示波器所得出来的那个行程时间来借助一下光标的标定所绘出的波形曲线，这样就可以得到所要了解的相关速度、行程数据，还可以把波形通过连接的打印机打印出来。

这种方法主要是借助一个电子示波器，已经可以比较直观将断路器的机械特性测试出来。

与此同时滑线电阻动臂也与动触头的拉杆一起运动用电压记录这一功能完成了速度测试、位移的传感器的两个功能，但是这个位移传感器的缺点就是调整起来会比较麻烦，测量的精度也相对比较低。

断路器的机械特性测试的第三个阶段，也是现在国内外很多用户都在使用的数字化、智能化以及图形化的一个综合的断路器机械特性的测试设备，例如国外很有名的KoCOS特性仪、宝珈马等以及国内现在正在被广泛使用的生产厂家的试验仪器设备。

现在这种具有综合特性的设备的核心位移传感器绝大部分都是采用了滑线电阻尺或者是光电编码器。

光电编码器也是在不断发展和完善的，从早些时候的分辨率比较低的割纹、打孔光电编码器到如现在分辨率非常高的印制有条纹薄膜的光电编码器，这种光电编码器具有很强的抗干扰性、将测量的数值自动
转成绝对值两个最大的优点。

滑线电阻尺的原理与上面介绍的滑线电阻相同，如果电阻尺有标定，也是可以将绝对位移值测试出来的。

滑线电阻尺分为旋转式和直线式两种，旋转式的电阻尺可以测量有旋转角度的，而直线式的只能进行长度的测量。

这种类型的传感器由于是同动触头运动连杆直接相连和安装的，所以可以将运动触头行程的变化测试出来，这样就可以是测试结果相对之前的非电气型传感器要更直观、准确，也更具有可操作性。

但是，它也有自身的缺点那就是调试安装相对麻烦，特别要说的是传感器的接头安装、选择会对测量的结果会有直接的影响，而且容易损坏。

断路器的机械特性测试的第四个阶段是在整个领域内还在探索的阶段中，例如涡电流位移、半导体激光、磁致伸缩位移传感器等等。

在第四阶段中实现了传感器同断路器之间的非接触测量这是与前三个阶段的最本质区别，整个测量的精度不再受振动因素的影响，精度也会更高，而且传感器也不容易损坏了，但是目前仍然还缺乏可以与这个领域进行配套的专业仪器。

随着机械特性科技的不断发展和提高，非接触这种测量方式一定是未来发展的必然趋势。

本文对涡电流位移传感器和半导体激光位移传感器两种位移传感器做一些介绍，现在这两种传感器的前景最被看好。

首先我们来看一下涡电流位移传感器，它是很好地利用了一个高频磁场。

当一个运动着的物体在磁场内出现的时候，电磁感应就会使垂直于这个磁路的那个涡电流在运动的物体表面流动。

这就可以使感测的头线圈电阻改变，通过这样的检测它的电阻变化来测定运动速度以及位移量。

再来说一下半导体激光位移传感器包含两个原件分别是位敏探测器和发光元件，目标物的整个运动情况检测是通过三角测量来完成的。

半导体的激光器是一个发光元件，光束通过透镜来聚焦在运动的物体上面。

运动物体在通过透镜把反射回来并且聚焦在位敏探测器上面形成了光点。

光点会随着运动的物体而移动，这样就可以通过光点移动的状况来测定运动速度和位移量。

3 位移传感器的直接与间接测量
断路器的机械特性测试要想将直接测量实现，前提必须是安装一个位移传感器在它的动静触头上，也可以安装在与动静触头的位移量是完全相同的部位上。

但是所要解决的问题是有一部分的断路器，特别要说的是高压的断路器，因为没有办法在灭弧室内去安装位移传感器那么也就是说没有办法直接的取到这个动静触头的位移量，怎样才能将断路器机械特性测试的测试顺利进行下去呢？在实际的速度、位移测量中实际上是通过间接方式来测量的。

例如Lw 8-35型的断路器就在这样的技术条件下明确的提出灭弧室拐臂旋转角度与行程的一个关系，我们可以借助一个旋转电位器或者是光电编码器测量它的拐臂旋转的角度，通过观察计算它们直接的对应关系，来实现整个行程的一个间接测量。

生产厂家已经把断路器的操动机构工作缸的行程或者灭弧室的行程同拐臂的旋转角度直接的对应关系是实现机械特性间接测量的一个基础前提，或将灭弧事的行程直接给出，也就是说不用进行位移量的测试，将它的行程默认为是标称行程。

根据这个行程和时间曲线，把断路器时间的特性计算出速度特性以及其他的一些技术性数据。

这样的间接测试方法在本质上看其实是一种近似的删速法，并不能把真实的绝对行程来测量出来，而只能是通过这样的已知行程，去近似地测量它的速度和位移。

4 结论
对于断路器机械特性测试用的位移传感器的选择我们应该根据整个断路器的结构特点，去合理地做传感器类型的选择，同时要严格按照厂家的生产技术要求去制定一个科学、合理的测试方法，去完成测试过程。

如果没有按照要求，那么无论在传感器的安装方法、选择和速度、部位定义等等一系列，其他一切的间接测试的方法都比如会影响的测试数据可信的程度。

参考文献
[1]吕学午，姚毅，闫玲.位移传感器的发展及研究[D].四川理工学院，2009.。