控制工程在线更新，2005年7月8日

电缆位置传感器(cpt)，或字符串电位器/编码器，首次开发于20世纪60年代中期，与航空航天和飞机工业的增长相一致。第一个应用涉及在飞行测试期间监测飞机飞行控制机制。

虽然这项技术现在已经被证明是成熟的，但它肯定不会过时。一系列高性能和低成本的应用程序使用cpt作为关键控制和监控操作的基础，例如:

• 德尔塔IV导弹推力矢量系统;

• 军用战斗机液位传感器;

• 柴油机燃料指数测定;

• 国际空间站环境控制系统;

• 商用和军用飞机飞行数据记录仪输入传感器;

• 医疗工作台驱动反馈系统;而且

• 物流分拣定位设备。

该技术应用非常广泛，有多种名称，如:电缆驱动位置传感器、电缆延伸传感器、电缆传感器、电缆驱动传感器、CET、CPT、拉丝编码器/传感器、钢丝绳传感器、电线传感器、电线驱动传感器和悠悠电位器。

这些名称都是指通过柔性位移电缆测量位移的设备，该电缆从弹簧加载的鼓中抽出并缩回。该鼓连接到一个旋转传感器(见图1)。

CPT的优势
多轴功能cpt可用于跟踪线性、旋转、2维和3维位移。这种能力使cpt成为测试工程以及OEM应用的良好选择，在这些应用中，尺寸和安装限制消除了其他选择。

灵活的安装- CPT固有的柔性位移电缆可以通过多种方式连接到应用中，包括使用磁铁、螺栓或其他螺纹紧固件。电缆还可以使用滑轮和灵活的导管绕过障碍物。此外，传感器安装底座和电缆出口选项提供了额外的安装灵活性，消除了与特殊夹具和适配器相关的费用。

快速安装灵活的安装特点，结合位移电缆错位的广泛容忍度，提供了快速安装，通常在2分钟内。这降低了安装成本，在测试和研发应用中尤其有价值。

小尺寸-世界上最小的CPT，位移为1.5英寸(38.1毫米)，尺寸仅为0.75英寸。平方x 0.38英寸。(19毫米× 19毫米× 10毫米)。随着测量范围的增大，CPT相对较小的尺寸优势更加明显，如下图2所示。

重量轻cts使用低质量、不锈钢或高强度纤维电缆测量位移。这一特点，以及一般阳极氧化铝组件，导致产品具有低重量范围比。低质量还可以提高在工业机械和设备应用中遇到的高冲击和振动环境中的生存能力。下表显示了各种位移测量传感器的重量与量程的比较。

崎岖的-合理设计和制造的cpt已经在苛刻的工业、航空航天、测试和室外环境中可靠地运行了30多年。cpt的设计在机械和电气方面都很简单，因此可靠性高，维护成本低，使用寿命长。CPT环境测试已经进行，证明了CPT在高冲击、振动、湿度、腐蚀、湿度和其他参数的环境中有效运行。

电气输出-因为cpt可以结合广泛的旋转传感器和相关的信号调理，您选择的电气输出通常是可用的，包括4-20 mA, 0至5 V dc, 0至10 V dc，

信号调节cpt，特别是模拟电位器类型，通常具有低功率和简单的信号调理要求。适用于5v或更低的直流电源，对于大多数应用不需要特殊的信号调节。

工作温度-模拟输出cpt可在-65°至+125°C的温带范围内工作，而数字输出cpt可在-40°至+85°或-20°至+100°C范围内工作。使用定制传感器可获得更宽的工作范围。

精度-使用无间隙连接和螺纹鼓，模拟输出cpt可以提供超过线性补偿精度

测量范围- cts测量范围广泛:1.5英寸到2000英寸以上(38毫米到50米以上)。

注意事项
没有完美的传感技术，cpt也不例外。在为您的应用程序考虑CPT时，请记住以下事项。

频率响应cts广泛用于加速度超过50g的车辆碰撞测试。cpt也被用于加速度接近100g的其他应用。然而，涉及极端加速度的应用可能超过cpt的频响能力。CPT频率响应可能是一个问题的例子包括要求电缆加速度超过100g的应用，以及使用非常高频、低位移运动的模拟输出CPT的环境，这往往会导致电位元件的抖动磨损。在极高的加速度下，电缆盘的惯性和动力弹簧的扭矩不足可能会导致电缆盘旋转到位移电缆松弛的位置。

一生-带有光学编码器或导电塑料传感技术的cpt可以在超过1亿轴转的转速下运行。然而，更长距离的模拟输出cpt需要寿命小于1000万轴转的多转电位器。虽然长排量、高循环的应用并不常见，但在指定这种类型的CPT之前，您应该进行彻底的成本和可靠性分析。

电缆张力-超声波、霍尔效应或激光等非接触式传感设备不会机械地影响应用。CPT的电缆张力在应用程序上施加负载。虽然这个负荷可以减少到1盎司，但它不能消除。因此，对于对外部负载敏感的应用，应该考虑其他技术。

精度- cpt采用无间隙机械连接和螺纹鼓提供卓越的精度。然而，对于某些应用程序，这有时是不够的。对于这些情况，您应该考虑使用lvdt、基于激光的设备或其他更高精度的技术。看看你的应用程序是否不需要原始精度，而是需要良好的线性度、分辨率、可重复性或迟滞。

悬链线曲线误差-悬链线曲线描述了位移电缆在重力等均匀力作用下的形状。由于电缆单位长度的质量很小，电缆张力相对较高，因此电缆垂度不会产生任何显著误差，除非电缆长度特别长(超过60英尺(18米))。虽然与其他误差源相比，电缆下垂误差较小(一般小于

汤姆·安德森是SpaceAge Control公司的应用开发经理，www.spaceagecontrol.com