测量传感器的功能及性能

传感器作为一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。现代测量工具使用各种传感器来收集测量数据，计量软件分析测量数据，并通过数字和图形报告，使用户可以对零件设计和制造过程做出可靠的决策。

有多种用于测量的传感器，每种传感器都有用于测量特定特征类型的优势。一些计量工具提供一种传感器类型来进行数据收集。多传感器计量系统提供多种传感器技术来获取数据，从而提供多维度数据信息。

从事测量岗位的工作人员需要了解这些传感器的功能以及它们的最佳性能。

一、接触测量传感器

接触测量传感器包括一次收集一个点的接触式触发探针和一个连续收集点的扫描探针。在测量过程中，触觉传感器会物理接触零件。测头是CMM(坐标测量机)上最常用的传感器。接触式触发探针接近零件，进行接触、缩回、移动和重复，收集关于每个点的信息，一次一个点。测针长度和针尖尺寸的组合很多，可以进入被测零件的大部分区域，但是限制条件包括探针针尖的物理范围以及足够的空间来接近、触发和退回。

扫描探针是接触探针的一种变体，旨在保持与表面轮廓的接触，并在它们移动时收集测量数据点。计量系统软件与测头控制器配合使用，沿着零件轮廓驱动测头，每秒收集多达数百个表面点。触摸探测的另一种形式是使微型探针产生共振。当微探针靠近表面但几乎不接触表面时会触发共振。它们可以在狭窄的空间中进行测量。利用低触发力微探针技术，可以在不破坏表面张力的情况下探测液体表面。

二、光学测量传感器

光学测量传感器是非接触式的。光学测量使用了许多技术，包括使用相机成像、激光、干涉仪和彩色共焦成像。

相机成像技术分析零件的放大图像，以确定这些图像中特征的位置和大小。通过了解零件和摄像机在其测量体积内的位置，相机成像技术可以在超过一米的距离内以高分辨率快速测量特征。区域阵列相机和大视野镜头可基于整个图像的强大软件分析功能，在视野内进行大量测量。这比触觉探测快得多。正是基于软件的边缘检测过程的速度和精度使相机成像技术得到了广泛的应用。

激光测量传感器非常流行，并且用途广泛，可以快速、准确地进行测量。典型的激光传感器向表面发射光，该光在检测器上反射并成像，从而确定该点在XYZ空间中的位置。点激光传感器一次测量一个点，而线激光传感器则同时在一条线上获取数百或数千个点。这两种类型的传感器通常可以跨表面轮廓扫描。激光测距传感器通常使用激光和检测器之间的三角测量来得出表面数据点。

干涉式距离传感器可提供亚微米(<0.1 m)范围内的测量点分辨率，在镜面和光散射扩散表面上均具有出色的性能。当用作点传感器时，它们快速、准确，非常适合精确测量表面轮廓或测量深孔或盲孔。

色共聚焦传感器是另一种非接触式光学测量技术。该传感器使用白光源，通过分析从表面反射的光的光谱来测量表面而不接触。这种超高分辨率的传感器能够测量透明零件的平行表面。

不同的数据采集技术针对不同的测量任务。如果确定所选的传感器能够以适当的分辨率、精度和速度测量所需的零件特征，则单个传感器是专用于过程中测量系统的正确选择。

微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化的传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。