差动变压器式位移传感器lvdt设计原理

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1、8 ANALOG DEVICES. LVDT signal conditioner AD598.一、引言差动变压器式传感器的特点 是灵敏度高、分辨力大，能测出 0.1um 更小的机械位移变 化;传感器的输出信号强，有利于信号的传输；重复性好，在一定位移范围内，输出特性的 线性度好， 并且比较稳定，因此广泛应用于压力、 位移传 感器的设计制造中，尤其在航空、 航天等环境恶劣、环境温度高 的压力测量方面，也得到了广泛的应用。二、方案论证1. 参数要求给定原始数据及技术要求1）.最大输入位移为 100mm2）灵敏度不小于 80V/m3）非线性误差不大于 10%4）零位误差不大于 1mv5）.电源为

2、9v ，400HZ6）.最大尺寸结构为 160mmX21mm2. 方案讨论根据给定技术要求选择电感变换元件的类型及测量电路的 形式，如图 1 所示图 1 、传感器的组成框图 1）传感器电感变换元件类型的选择（ 1）测量范围小，如位移零点几微米至数百微米，且当线性范围也小时，常用 E 形或 II 形平膜硅钢片叠成的电感式传感器或差动变压器。（2） 螺 线管，常用于测量 1mm 以上 至数百毫米的大位移，其线性范围也较大。 2）测量电路的选择 测量电路主要依据选定的电感变换器的种类、用途、灵敏 度、精度及输出形式等技术要求 来确定。3. 螺管型差动变压器 的工作原理差动输出电动势为 。所以，差动变

3、压器 输出电动势为两副边线圈互感之差 的函数。螺管型差动变压器结构复杂，常用二节式、三节式、 一节式的灵敏度高， 但三节式的零 点较好。差动变压器的工作原理类似 变压器的作用原理。这种类型的传感器主要包括有衔铁、 一次绕组和二次绕组等。 一、二次绕组间的耦合能随衔铁的移动而变化， 即绕组间的互感随 被测位移改变而 变化。由于在使用时采用两个二次绕组反向串接，以差动方式输出，所以把这种传感器称为差动变压器式电感传感器， 动变压器的示意图。通常简称差动变压器图 2 为三节式螺管型差图 2 三节式差动变压器的结 构形式三螺管型差动变 压器的参数计算现以三节式螺管型差动变压器式传感器为例来说明参数的3

4、。由推导的数学模型可知： 所推导处的各种公式是设计螺设计计算方法，其结构如图 管型差动变压器式传感器的主要依据。1. 激磁绕组长度的确 定通常是在给定非线性误差及最大动态范围的条件下来确定值 ，即1#联立以上各式解得3-1)2. 衔铁的长度 的确定由结构图 3 的几何尺寸关系可知，铁芯的长度为：式中 、 - 衔铁在两个副边绕组 中的长度；- 初次线圈间骨架厚度；2- 原边线圈的长度；- 两副边绕组长度。初始状态时有设计时，一般取，则衔铁的长度由图 3 的几何尺寸有（3-2），故有 ，通常取 ，则由式（3-1 ）求得为b=2.24cm，求得为 =6.72cm。3. 副边线圈长度的确 定设：（ 1

5、）衔铁插入到两个副边绕组的长度分别为 、 ，且在初始状态时：；（ 2）最大动态范围为已知给定值。 则该成立，才能保证衔铁工作时不会超出线圈以外。一般取 ，则式中， 保证在最大动态范围（ 3-3）时衔铁仍不会超出线圈之外的保险余量。一般，在 值较小时， 值可取大一些。此处取为，求得。4. 经验数据一般衔铁长度 与衔铁半径 之比可取为骨架外径 与内径 之比可取为在设计骨架内径 与衔铁半径 应尽量取得相近，即，这样可简化计算工作量。4#由为，求得为为 （取）。#图 3、螺管差动变压器式结构以及磁场分布图5. 激磁电压频率的选 定 电源电压的频率会影响到灵敏度铁损和耦合电容以及线圈阻抗的损耗等。 其结

6、果都将影响输 出电压的 大小，所以对电源频率的选择也是一个非常重要的参数，由于上述原因，电源频 率需要根据频率特性来选取。在忽略传感器的涡流损失，铁损失和耦合电容等影响，其 等效电路如图 4 所示。图 4 、差动变压器式传感器等效电路设： 1. 、 - 初级线圈激磁电压及电流；2. 、 - 初级线圈电感及电阻3. 、 - 初级与次级线圈间互感4. 、 、 、 - 次级线圈的电感与电阻值- 两个次级差动电势 由等效电路有以下各式成立：5联立以上各式 解得：3-4），则上式变为由此式（1.2.当3-4）可知时，则，即 增加， 也增加，此时 输出与频率无关783. 当 超出某一值（取决于衔铁材料），

7、则集肤效应增加，使铁损等增大，减小。出减小而使灵敏度4.灵敏度与 间特性曲线如图 5 所示，其灵敏度为图 5、激磁电压频率与灵敏度关系曲线由图 5 知1 电源频率应选在曲线中间平坦区域，保证频率变化时电压保持不变。2 根据铁芯使用的磁性材料来确定最高频率，以保证灵敏度不会变， 这样既可以放宽对频率稳定性的要求，又可以在一定电压下减小磁通或安匝数。从而减小传感器的尺寸。5. 灵敏度的确定灵敏度为（3-5）6. 原边与副边绕组匝 数的确定由式（3-5） 可知：当安匝数 增加时， 可使灵敏度 增加，但 的增加将受到线圈导线 允许电流密度、导线散热面积以及磁饱和等因素的限制。下面利用这三个条件来确定

8、和。1）按允许的电流密 度计算安匝数由电流密度的定义和窗口面积容纳线圈的约束条件，有以下各式成立：联立上述两式解得故得（3-6）式中， - 电流密度，取 ；- 导线截面积；- 骨架窗口截面积；- 填充系数，（ = ，取 ）；2又 Q=7.525cm2 求得 .由式（ 3-6）可见， 增大， 数增加，但受几何尺寸限制。2）按线圈发热计算值因为线圈有铜损耗电阻， 所以要消耗一定的功率而转换为热量， 为了保证线圈不被烧坏， 须满足以 下条件。设：为每瓦功率所需要的散热面积，为线圈外表散热面积，则应满足联立上述各式，解得（3-7）式中 - 导线电阻率，取铜导线在室温下的电阻率，为- 每匝平均长度，求得

9、为。求得，求得由式（ 3-7）可知：要使增加，则必使 和 增大，同时使 减小，所以决定了传感器为细长形状的结构。3）按磁饱和计算安 匝数 因为磁路中由激磁电流确定的磁通量为所以得（3-8）为使工作在磁化曲线的线性段，需要满足一下条件：式中 - 基本磁化曲线饱和点的磁感应强度；材料为坡莫合金，取- 导磁体截面积；计算得 ；- 材料磁阻，计算为 ;求得 为 ;。综合三者，取最小值为工程设计时，常利用式（ 3-6 ）式（ 3-7 ）和式（ 3-8 ）三个公式，采用试探法来确定值，其 步骤如下：1. 先由式计算出一个 值2. 将计算出的值代入式 （ 3-7 ）和式（ 3-8 ）中进行验算， 经过反复修

10、正后得到满意的值。3. 再由 ，算出 值，从而得到的 值（ ）。取 ， ；7. 差动变压器变压比的确定由式（ 3-5）得，3-9)若 使次级绕组 增加，将会造成零漂移且电阻增加造成铜损增大，并易受到干扰。因此，一般设计时，当初级线圈的匝数为匝匝时，常取 。要求 ；求 得 ;四、测量电路的设计 测量电路的功能是对传感器的输出信号进行处理， 差动变压器型位移传感器的测量通常 采用 AD698 芯片进行采集处理。AD698与LVDT配合，能够高精确和高再现性地将LVDT的机械位移转换成单极性或双极性的直流电压。 AD698 具有所有必不可少的电路功能，只要增加几个外接元源元件来 确定激磁频率和增益，

11、就能把 LVDT 的次级输出信号按比例地转换成直流信号。1. AD698的特点(1)AD698 提供了用单片电路来调理 LVDT 信号的完整解决方案， 它含有内部晶振和 参考电 压源，只需附加极少量的无源元件就可实现位置的机械变量到直流电压的转换，并 且无需校准。其单极性或双极性直流电压输出正比于 LVDT 的位移变化。(2)驱动LVDT的激磁信号频率为 20Hz20kHz，它取决取于 AD698的一个外接电 容器。AD698的输出电压有效值达 24V，能够直接驱动LVDT的初级激磁线圈，LVDT的 次级输出电压有效值可以低于 100mV。( 3)振荡器的幅值随温度变化不会影响电路的整体性能。

12、AD698 采用比率译码方案，即通过计算次级电压与初 级电压的比率来确定 LVDT 的 位置和方向，无需整定。2 AD698的工作原理2.1AD698与LVDT的连接LVDT是一种机械-电子传感器，其输入是磁芯的机械移动，输出是与磁芯位置成正比的 交流电压信号。 LVDT 由一个初级线圈和二个次级线圈组成， 初级线圈由外部参考正弦波信 号源激 励，二个次级线圈反向串联。活动磁芯的移动可改变初级线圈之间的耦合磁通，从 而产生二个幅值不同的交流电压信号。串联次级线圈的输出电压随着磁芯移离中心位置升高，通过测量输出电压的相位可以判断磁芯移动的方向。AD698 与 LVDT 连接的功能框图如图 6 所

13、示。图6、AD698和LVDT 连接图22AD698的工作原理AD698首先驱动LVDT，然后读出LVDT的输出电压并产生一个与磁芯位置成正比的直 流电压信号。 AD698 用一个正弦波函数振荡器和功率放大器来驱动 LVDT ，并用二个同步 解调级来对初级和次级电压进行解码，解码器决定了输出电压与输入驱动电压的比率 （A/B ）。滤波级和放大器可按比较整输出结果。振 荡器中包含一个多谐振荡器，该多谐振荡器产生一个三角波，并驱动正弦波发生器 产生一个低失真的正弦波，正弦波的频率和幅值由一个电阻器和一个电容器决定。输出频率在20Hz20kHz可调，输出有效幅值在 2V24V可调。总谐波失真的典型值

14、是50dB。AD698通过同步解调输入幅值 A （次级线圈侧）和一个固定的参考输入B （初级线圈侧或固定输入） 。早期解决方案的共同问题是驱动振荡器幅值的任何漂移都会直接导致输出增 益的错误。 AD698 通过计算 LVDT 输出与输入激励的比率消除了所有的偏移影响， 从 而避 免了这些错误。 AD698 不 同于 AD598 型的 LVDT 信号调理器，因为它实现了一个不同的 电路传递 函数，并且不要求 LVDT次 级线圈（A+B ）是一个随行 程长度而定的常量。AD698的输入包括二个独立的同步解调通道A和B。 B通道用来监测驱动 LVDT的激励信号， A 通道的作用与之相同，但是它的比较

15、器引脚是单独引出来的。因为在 LVDT 处于零位 的时候，A通道可能达到0V，所以A通道解调器通常由初级电压（ B通道）触发。 另外，可能还需要一个相位补偿网络给 A 通道增加一个相位超前或滞后量，比此来补偿 LVDT 初级对次级的相位偏移。一旦二次通道信号被解调和滤波后，再通过一个除法电路来计算比率A/B，除法器的输出是一个矩波信号。当 A/B 等于 1 时， 矩形波的占空比为 100%。 输出放大器测量 500 卩A的参考电流并把它转化成一个电压值。当IREF=500卩A时，其传递函数如下：VOUT= X A/B X R23 AD698的参数计算AD698单电源供电时的外围电路如图7所示。

16、图7、AD698测量电路图外部无源元件的参数设置包括激励信号的频率和有效幅值、AD698输入信号的频率和比例因子(V/inch )。下面就以最为常用的单电源供电方式为例，说明元器件选择及其参数设置的主要步骤。(1)选择激励信号频率来决定C16= 35卩 FHz/。(2)依据激励信号的电压幅值来决定 VR1通常根据下表确定 VR1:VEXO 24V10 Q R1W 100Q12VW VEXCS 24V0.1k Q R1W 1k Q5VW VEXCC 12V1k Q w R1W 10k Q0VW VEXCC 5V10k Q w R111-hD圖4以串聯反向方式連接LVDT勺次級線圈組成變壓器次級2

17、1圖5來自Penny and Giles使用於汽車運動的應用LVDT的位置感應器系列線性和旋轉編碼器光學編碼器是高線性和精確度的非接觸裝置。 它們包含光源和檢測器， 代碼刻度， 和信號處理。可以沿著像是直尺的平直刻度尺，或圍繞旋轉碟片的圓周直線 來 蝕刻 代碼。根據 Gurley Precision Instruments ，具有方波輸出的旋轉增量編 碼器大約佔市場的百分之 60，絕對和線性增量編碼器分別佔有剩餘的百分之40。線性絕對編碼器目前較罕 見，但是預期日益重要。編碼刻度係精確蝕刻於例如玻璃的低溫度膨脹材料上的一組位置代碼。 圖 6 揭示 主要形式的旋轉編碼。 圖 6 的零件（2）內的

18、絕對位置代碼可以是利用對應碟片的精 確放射狀配置的感應器陣列來讀取的二進位或灰碼格式。這些裝置趨於昂 貴，而且對衝擊，振動，溫度和甚至溼度敏感。沿著刻度的獨特代碼提供絕對位 置，和傳動 裝置使刻度符合不同長度的移動，但是解析度固定。可以增加額外 的微編碼器來精確插入於第一編碼器的短距離間。代碼的限定尺寸限制個別編碼器的解析度。不用圖 6的零件（ 1）所示的代碼， 可以經由雕刻正確線條來增加解析度， 但是隨後系統僅能測量位置的改變。 它 們 在輸 入計數器組件和計算移動距離前經由平方電路成形，調整光線成為脈衝， 當作通過光源的直線速度。有時特殊參考標記的使用可以檢查絕對位置。圖 6 的零件（ 3

19、）揭示”視覺絕對”編碼的新概念。來自 Gurley Precision Instruments （圖 7）的 7700旋轉編碼器可以每轉超過 0.5M 短距離，而且啟動 後於任一個方向移動的 3.52或 1.92 （根據碟片的直 徑）後決定絕對位置， 而且之後全程加以辨別。 本編碼器使用非常類似條碼， 並非分散在絕對編碼器的 多重平行軌道上依序編碼絕對位置的索引軌道。第一次啟動感 應器時，不能分 辨位置，但是在非常短移動後決定位置。例如Gurley的LE18線性增量編碼器可以超過最高1.24m的測量長度，最低0.1 卩m的解析度。Renishaw製造用於長測量長度的高解析和精確度的細微標記的膠

20、 帶。RG220卩m位置編碼技術在鍍金的薄和彈性鋼帶上使用提供高反射和衰減阻 抗的20卩m樹脂刻度。帶子有附著於測量的工程材料後方的黏性背面，而且在最高70m長度的捲軸上開始。紅外線LED照明20卩m刻度角面，而且反射的光線 通過透明相位柵欄，允許次增量測量解析和考慮到粗野作業的多於80刻度面。線性係按照任 何公尺長度的土 3卩m參考標記或限制感應器調整增量短距離計 數成為絕對位置測量。適合20卩m帶子的讀數頭種類包含提供最低50nm解析的 RGH2讀數頭（圖8）,和用於精確微階層和螺線管的更小型 RGH24Renishaw的40卩m技術是更新的增加部分，允許更快的移動和更寬的安裝公差。 刻度

21、尺的形式為配備自黏襯裡的長彈性金帶，或表面上有最長 1m 長度的 鉻的 玻璃。超過1km的40卩m帶子合併於組合新空中巴士 A380雙層超級巨無霸飛機 的機翼板的機械內。用來精確決定跨立於機翼板的吊架鑽孔，捆綁和鉚接 的位置（圖9）。該技術也使用於調節測量機械，電子檢查和組合，高度錶和線性移 動裝置。圖6來自Gurley的這些圖揭示增量編碼器上使用的簡單刻度，絕對編碼器上放射標記的二進位位置代碼，和圍繞在視覺絕對編碼器上的細序列代碼圖7 Gurley的視覺絕對編碼器具有依序編碼絕對位置的類似條碼標記，而且在 任何方向的非常短移動後決定本標記圖8 Renishaw的RGH2讀數頭使用內部插值來提

22、供相當 50nm的解析，和具有10m/s的最大速度Newall也製造線性編碼器，而且 Getrag Ford Transmission 最近用NewallSHG-TT傳導增量線性編碼器來更換Halewood的CNC車床上的傳統易碎玻璃刻度 尺。本裝置有IP67環境等級，而且完全防水，所以可以對抗振動 和阻止污染物， 而且具有比玻璃更長的作業壽命。本傳導感應器具有用壓縮於鋼管內的鋼球的圓 柱所做成的精確刻度，和配置於鋁蓋內沿著管子的外側滑動的傳導線圈的讀取頭和計數球，而且因此計算移動的距離。可以測量到每公尺土10卩m的精確度和具有從51伽到11.73 m的行程。每12.7伽有參考標記和20 m/

23、s的最大橫向 速率。創新感應技術Positek Ltd最近提出可以利用易於安裝和彈性使用的工業標準界面來建造內含 傳導位置感應器的高速類比信號處理的技術。該感應器使用於造紙和烘焙設施， 林業的砍伐 和移動樹木，高電壓切換（圖10），和賽車的油門感應。Positek 的傳導位置感應器（PIPS）的標準類型包含具有從10到1,500伽的行程的線性 位 置感應器，和最高160。移位的旋轉感應器。該技術使用僅大約100匝的非常小傳導線圈，而且這可以生產具有測量小於10伽的移動的直徑2.6伽的線圈，覆 蓋外徑4伽的陶或塑膠管的微型感應器。已經發展用於液壓和氣壓缸的回授控 制應用的訂製感應器，而且用高性能

24、聚合物覆蓋這些感應器和注入環氧物以對抗 挑戰的環境。圖9組合A380超級巨無霸的機翼板的移動吊架使用 Renishaw用於精確位置控 制的40卩m線性編碼器技術圖10 Positek的傳導位置感應器適用於高電壓切換的苛刻環境圖 11 內揭示作業的原理。栓在中央的傳導線圈和兩個電容器建立共鳴電路。傳 導”目標”形成位置感應器而且關連於線圈移動。藉由共鳴頻率的交替電壓來驅動電路， 和目標內的旋轉電流漩修改線圈的電感及 改變中央栓的電壓的振幅和頻率兩者。用 Positek 的增加數值來減少線圈上的 匝數和整合信號處理電路， 以便在線圈和訂製積體電路， 及面板的表面上藉由標 準印刷電路板技術產生的線圈

25、安裝在一個小電路板上。 本旋轉感應器上的傳導目 標採 用電路板每一個側面上的二個薄半圓葉片的形式。電路板包含正式EMC防護。二個開關取得驅動信號的連續 60ns 取樣和內部伺服迴路改變計時直到二個 取樣的 振幅相等，和分叉取樣正弦驅動電壓的波峰或波谷。 同步取樣輸出電壓， 而且計算相關振幅。 這是不受傳導目標的材料的溫度改變及公差的影響的穩定測 量技術。該 感應器是堅固，耐用和可靠，而且易於使用。雷射測距提供機械影像的選擇 雷射提供用於測量物件的位置的另一種光學非接觸方法。 Schmitt MeasurementSystems製造Acuity雷射測量生產線，而且 AR4000-LIR雷射測距儀

26、用0.32伽 的解析度和2.5伽的精確度測量最大17m距離。Class Mb紅外線雷射具有8mW 的功率輸出。平直的光束從物件的表面反射和感應器測量飛行時間及藉此計算距 離。測量及定位鋸木機自動化的原木，和吊起噴射引擎及 鋼鐵與造船使用本長 距離感應器來確保起重機清除固定障礙而且輕柔運送負載。AR200是 54X 20 X 70伽的輕型可見雷射感應器，不需要外部控制器，合併雷射及CCD檢測器藉由三角 測量方式測量距離。具有從6到15伽的作業跨距和跨距的百分之土 0.03的解析 度。使用於定位矽晶片和測量鋼鐵的厚度。也有使用不傷眼雷射和360旋轉鏡來描繪物件的 Acuity 雷射直線掃瞄器。應用

27、包含通道描繪和貨車基座 掃瞄。SICK也製造掃瞄物件的雷射測量系統。LMS400使用飛行時間測量方式及具有用 於最少百分之10反射性的物件的3 m範圍，及1伽的距離解析度。掃瞄250 Hz 超過 70的雷射光束而且具有 0.25的角度解析度。精確找出貨物的位置，尺 寸及外形，和控制例如挑起及放置爪和機械人控制器的裝置的界面。使用於 裝 卸貨物和控制郵件及空運包裹。 與顯像系統比較起來， 其具有提供精確厚度資訊， 和不需要強光照明大型工作區域的優點。 本雷射系統使用反射資料來識別貨物和 包裝。具有乙太網路，RS422 RS232 CANbui和數位輸入及輸出，允許與多種 不同工廠裝置連接。使用者

28、通過應用瀏覽器的圖形使用者界面來安裝 和組態系 統。用於可穿透物件的超音速感應器 像是小型聲納，超音速檢測器使用大約200kHz頻率的超音波的反射來測量到反 射物件的距離。 它們對使光學方法無效的發光和透明物件特別有用， 而且適用於 液面檢測，和涉及玻璃瓶或發光或透明包裝材料的自動應用。 它們會在有灰塵 或 有霧的情形運作。 所有超音波裝置具有最小距離， 若低於最小距離， 回音降到輸 出超音波脈衝的爆發時間內。 所有超音波裝置具有最小可檢測物件尺寸， 為超音 波 波長的一半長度，而且在200kHz最小可檢測僅低於1伽的物件尺寸。Senix的ToughSonic家族的距離感應器具有從 43 mm

29、最高到9.1m的範圍和它們 的範圍的百分之0.1的重複性。它們配備IP68 , NEMA-4X口 NEMA-6防護來防 水。它們以類比形式，或提供目前的二進位顯示讀 數輸出對目標的距離。藉由 利用對準在要求的位置的實際物件的感應器的推動按鈕訓練控制來簡化存在證 明。例如，網狀材料在滾筒上增加到要求的厚度時使用本感 應器啟動捲軸改變。Honeywell 的 948系列設計用於具有例如高速瓶子計數的應用的食物和飲料自動 化。發射器和接收器以小型塑膠IP67包裝上市，各個裝置具有50 x 24伽的尺 寸。發射器輸出具有忽略瓶子的材質的 15波束角度的超音波脈衝和接收器來 檢測瓶子。它們在從-15到+

30、 60 C的溫度範圍作業而且消耗低於 18 - 30 V直 流電源的 40 mA。含有新MEM技術的慣性感應器現在微電機系統（MEM）技術可以在晶片上建立迴轉儀和加速計，形成慣性移動 感應器。例如，MEMSens以18.3 x 18.3 x 10.2伽包裝測量來製造 MAG類比慣性測量組件。 測量關於三個直角軸的旋轉， 加速和磁場。應用包含工業自動化， 和3D模擬器，和天線穩定的感應。劍橋大學進行研究編寫用於計算經由 MEMS 晶片檢測的轉移和旋轉的位置，而且用 2D超音波探針組合以取得3D科學超音 波資料的軟體的計畫。MEM晶片的微小尺寸提供超過磁性和光學位置追蹤系統 在本應用方面的優點。荷

31、蘭公司Xsens Technologies也製造應用MEM用於追蹤機械和人移動的移動測 量組件。Mti晶片測量58x58x22伽和提供穩定機械人和攝影機使用的姿勢和指向參考。可以處理最高300 /s的轉速，和17 m/s2的加速，和在從-55到+125C 的溫度作業。MTx是監視人體運動，競技和康復時不同部分的定向的三度自由追 蹤器。在配備Xbus系統的組合中一組MTx晶片收集關於人移動的資 料並且在 口袋電腦上記錄資料。 已經使用本系統來研究攜帶背包的個人爬上尼泊爾山的坡 度的力學，計畫當作觸及在嚴苛情形下資源的管理的部分。GPS定位的精確度改良Trimble製造用於汽車導航，行動電話，軍用

32、儀器和安全系統的GPS晶片。Lassen SQ模組設計用於成為以電池為動力的行動產品組件。消耗3.3V電源110mWV而且是26 x 26 x 2 伽的小尺寸，和重量5.7 g。在最高18,000 m的高度可以測 量不超過9m水平位置和18m垂直位置。搬運公司可以使用本技術即時追蹤它們 所有車輛的位置，而且可以使用它們來更有效挑出最後的托運物 品。新哥白尼GPS接收器係19 x 19 x 2.54伽屏蔽組件內的12頻道裝置，而且可以 用來當作捲軸上用於電路板上的挑起和放置表面安裝的 100或 500組件帶子。該 裝置非常敏感，而且冷啟動僅 需 39s 來產生第一次地理修正。可以整合進入藍 芽應

33、用，攝影機和電腦，建立賦予位置產品。GPS接收器藉由接收來自同步軌道衛星的無線電信號發現位置， 測量信號到達時 間和使用幾何三角測量組合來自至少三個衛星的結果。各個衛星具有持續發 射的脈 衝的獨特偽隨機代碼，而且接收器藉由相同全球時脈的同步產生識別碼來 對準衛星。 兩個信號間抵消提供來自衛星的無線電波的移動的時間。 接收器使用 四個衛星解 決低價時鐘和各個衛星上的自動時鐘之間的差異。因此，GPS接收器需要至少四個頻道與四個衛星通信。 大氣改變無線電波的傳播速度， 而且導致 位置測量的誤 差。不同GPS改良使用於例如土地測量和鑽油的應用到低於 2m 的定位精確度。 地面參考站測量實際位置和經由三

34、角測量計算的位置誤差， 而且 傳送誤差修正係數到鄰近地區的遊動GPS接收器。傳送延遲信號給各個衛星， 以便遊動GPS接收器可以應用適當補償在三角測量計算中。 接收器並非使用MHz 位元速率偽隨機代碼，可以測量GHz頻率載波內的相位差來取得低於毫米的更 高精確度。行動地理資訊系統利用掌上型電腦和特殊軟體整合 GPS來產生戶外工作人員可 用的適當資訊。 例如，消防員可以用來找出最近消防栓， 和公園巡守員可以存 取 適當 地圖和記錄自己所在的自然棲息地的變化。結論 技術改良製造較小， 更耐用， 更精確及易於符合應用的位置感應器。 特殊應用鼓 勵現有技術的後階段改良，同時新技術擴展位置感應器的能力及應用性。30