位置传感器被广泛应用于各种工业和商业应用中，从高端军用和防务应用到低成本的汽车和家用电器。事实上，继温度测量之后，位置测量是我们生活中需要测量的第二种最常见的特性。
北京优利威 | 位置传感器用于军事和国防应用
现今，有很多令人眼花缭乱的位置传感器可供选择，如何选择合适的位置传感器？这一节概述了传感器的主要类型以及它们各自的优缺点。
1 电位计
虽然有一种倾向于非接触式传感器的趋势，但电位计（pot）仍然是最常见的位置传感器。这种传感器通过测量电触点沿着电阻条的电压降，而测量位置与电压输出成比例。电位计有旋转型、直线型和曲线型结构形式，结构紧凑、重量轻。一个简单的电位计只需花费几便士，而高精度的电位计则可能需要200美元以上。通过激光对电阻条进行微调，线性度可达到小于0.01%。
电位计在适当的工作循环、良好的环境和性能要求不严格的应用场合中工作良好。不幸的是，电位计容易磨损，尤其是在高振动环境，或者灰尘/沙粒等外来物质会使电阻条受到磨损。高质量的电位计以工作循环数给出寿命指标，但往往忽略了振动的影响。
还必须注意的是，电位计指标种经常引用“无限分辨率”。虽然理论上是这样，但许多控制系统需要数字数据，因此实际的分辨率将是模拟/数字转换器的分辨率（设计时要考虑这个成本）。
奇怪的是，在航空航天、医疗和石化行业的一些安全相关应用中，电位计被归类为“简单传感器”。这意味着，虽然电位计有很多的故障模式，但它们并不像电子传感器那样受到严格的设计和选型审查。这是一个愚蠢但是真实的情形，使得在某些应用中取代不可靠的电位计很困难。
优势: 低成本；结构简洁；重量轻；制造精度高。
劣势： 易磨损；耐振动差；对外来物敏感；不适合苛刻温度环境。
北京优利威 | 典型单圈电位计
2 光电式位置传感器
光电传感器通常被称为编码器，它们是位置传感器的一种常见形式，从简单的价格几美元的编码器到价格超过1万美元的高精密编码器。在所有这些传感器中，基本原理都是一样的：光束照射到光栅，光电探测器测量光，产生一个位置信号。
北京优利威 | 光学传感器利用光学圆盘测量角度
整体式旋转编码器应用很广泛，通常每一转有50-5000脉冲（cpr）输出，实践证明在良好的应用环境中工作良好。然而，在更苛刻的环境中，如果镜头或光栅系统被诸如灰尘、碎屑或水等外来杂志遮挡，那么测量就会失效。
在光电传感器选型时，需要特别注意的是，如果传感器标称每一转1000个脉冲（cpr）输出，这并不意味着它能达到1/1000转的准确度。传感器的数据表需要仔细阅读，特别是编码器套件或环形编码器，传感器安装要求非常精密，并且确保没有被污染。
如果编码器采用是玻璃编码盘，该编码器只有有限的抗冲击能力。
优势: 高分辨率；精密安装可得到良好准确度；广泛应用。
劣势: 对外来物体敏感；失效前无任何征兆；耐冲击差；不适合极端温度。
3 磁位置传感器
磁传感器都使用类似的测量原理：当永磁体与磁探测器有相对移动时，磁场的变化与它们的相对位移成比例。一种常见的形式是Hall效应传感器，可以制造成芯片形式。它们常用于汽车和电动机的应用场合，性能适中。
北京优利威 | Hall效应传感器是最常见的磁传感器
磁传感器克服了许多与光电编码器有关的缺陷，因为它们对外来物质更有容忍性。然而，这些传感器很少被用于高准确度要求的应用，这是由于磁滞效应，以及运动和静止部件之间的精密机械加工的影响。应仔细研究任何磁传感器数据表中的安装公差、温度系数和工作温度指标。
更进一步，要考虑磁性材料或电缆的接近。永磁体可能吸引一些外部杂质，传感器失效的一个因素就是杂质碎屑随时间的累积。
在有恶劣冲击的环境中，通常不选择磁传感器，因为当今的NdFeB永磁体众所周知的脆性。
优点： 非常坚固牢靠；大多数液体没有影响。
缺点: 温漂；滞环；不适合高准确度应用；对附近导磁材料、直流磁场敏感；耐冲击能力差。
4 磁致伸缩位置传感器
这种传感器利用一种特殊的现象，叫做“磁致伸缩”。这种现象存在于一些材料中，当磁铁靠近材料时，它会使沿着材料传递的能量发生反射。位置可以从能量脉冲沿着磁致伸缩材料来回移动的时间来测量，磁致伸缩材料通常是一条细线或一条带。
几乎所有的磁致伸缩传感器都是直线传感器，因为精细的磁致伸缩带必须小心地安装在壳体内，比如铝型。壳体使得磁致伸缩传感器不受磨损和寿命问题的影响，适用于高压应用场合，比如液压油缸。
每一个传感器，与精密的外壳组合后，都需要由制造商来校准，这使得磁致伸缩传感器相对昂贵。对飞逝时间的一些影响因素，该技术很敏感，最明显的就是对温度的敏感。
磁致伸缩数据表中的标称准确度指标通常是在恒定温度条件下的，因此，设计工程师需要利用给出的温度系数来计算实际能达到的准确度。
微小的磁致伸缩材料非常精细，其长度两端的支架至关重要。最终的结果是，磁致伸缩传感器不应被选择用于严酷的冲击/振动环境中。
优点: 坚固牢靠；适合高压环境应用；长度增加，准确度提高。
缺点: 相当昂贵；不耐冲击；温漂大；短量程准确度低(<100mm)。
北京优利威 | 磁致伸缩位置传感器
5 电容式位置传感器
电容器是一种积累电荷的电子元件。通常，它有两个电极板，由绝缘体隔开。电容器可以储存的电荷量根据电极板的尺寸大小、它们之间的重叠百分比、他们之间的距离以及板间材料的介电常数而变化。在最简单的形式中，电容式位置传感器可用来测量电极板间的距离。在力、应变和压力测量中，位移通常在小于1mm范围内。
另一种旋转或直线位置传感形式，在测量轴上，切割或蚀刻了一系列的电极板。当另一个板块移动时，电路中沿着轴方向上的电容会变化，反映出两个极板之间的相对位置。电容式位置传感器是不常见的，很少用于安全相关的应用。不幸的是，除了电极板的重叠因素等，电容会随着温度、湿度、周围材料和外界异物的不同而变化，这使得研发一个稳定的、高准确度的位置传感器具有挑战性。
我在传感器、自动化和电子产品领域工作了近30年。我还没有遇到一个设计工程师，他对他选择的电容式位置传感器很满意。电容式传感器在经验丰富的工程师中名声不佳，不太可能被选用在与安全相关的场合中。一些制造商已经不再提及“电容式”，取而代之的是使用诸如电荷存储、电荷耦合或电效应之类的替代术语来混淆视听。这种做法很不好，因为有太多的可能性传感器要出错，除非你是在高度稳定和临床应用中进行高精度的测量，否则最好避使用电容式位置传感器。
优点: 结构简单；低功耗。
缺点: 温度和湿度漂移系数大；对外部物质进入很敏感；安装公差要求严格。
6 传统感应式位置传感器
传统的感应式位置传感器利用感应或变压器原理，已经使用了100多年。它们在恶劣环境下安全、可靠的工作特性赢得了极佳的声誉，使得它们在许多安全相关的应用中几乎成了首选传感器。
北京优利威 | 传统的感应传感器安全可靠
直线感应式位置传感器通常被称为可变磁阻或线性差动变压器（LVDT）。旋转形式的有同步器，旋转变压器和RVDT。LVDT采用变压器结构，至少有3个线圈：一个初级线圈，二个级线圈级。当磁棒在线圈中移动时，它会改变初级线圈和次级线圈之间的电磁耦合。感应信号的比值表明了磁棒相对于线圈的位置。这种比率测量技术是LVDT实现高稳定性和测量性能的关键。
光电和磁传感器需要电子电路部分就在测量点附近，而感应式传感器可以将电子电路部分从测量点移开，这样传感器就可以工作在恶劣的环境中，而电子电路部分可工作在更温和的环境中。
然而，由于绕绕变压器的结构，它们往往体积大，价格昂贵。
优点: 高准确度；高可靠；坚固牢靠；适合苛刻环境；使用广泛。
缺点: 价格昂贵，体积、重量大。
7 新一代感应式编码器IncOder（北京优利威）
新一代的感应传感器，通常称为IncOder，采用与传统感应式传感器相同的原理，因此可在恶劣的环境中提供优异的、非接触的测量性能。然而，这些传感器并没有采用传统感应式传感器笨重的线绕结构，而是在柔性或刚性的基板上使用印刷电路板技术。
印制绕组技术有如下特殊优势：
生产成本、尺寸和重量大幅降低
结构形式上更大的灵活性
消除了传统感应式传感器绕线过程中的不准确性
可实现复杂的几何图形测量，如曲线、二维和三维位置测量
采用多层印制电路板可将多个传感器集成在一起（安全相关应用冗余传感器）
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