按照原理分类介绍几种工程实际中我曾用到的小量程位移传感器。
1. 基于压电柔性铰链技术的位移传感器
德国PI（Physik Instrumente）公司一直是位移传感器领域的巨头之一，在我硕士期间曾用过如下这款线性压电陶瓷定位系统（P-611型），该系统基于压电柔性铰链技术，其优点是高刚性、负载容量和耐磨性。柔性铰链无需维护，可使用非磁性材料制造，不需要润滑剂或消耗品，因此可在真空环境下工作。
作为杠杆的柔性铰链，使得压电陶瓷促动器的行程可通过集成杠杆机构进行增加。促动器被机械地集成在柔性接头内，行程可得到扩展。同时，具有柔性铰链导向的压电陶瓷平台实现了几纳米或微弧度的导向精度，以及优秀的平面度等。对于如上所述的P611型位移传感器，其落地面积约为40毫米见方，行程约为120微米，位移分辨力可达到0.2纳米，可以进行一维、二维以及三维的位移运动，是一种性价比较高的可实现小型位移的传感器。
2. 电容纳米级位移传感器
电容位移传感器可以实现非接触、亚纳米精度的直接位置测量。
其测量原理如下图所示：
设计两个导电表面：高频交流电在两个表面之间产生均匀电场。由于具有平行板电容器，电容与两个表面之间的距离直接相关。测量的量是电场电容的变化。其中均匀的电场可以确保高线性度。具有额外保护环电极的配置可在活动区域产生一个非常均匀的电场。 此外，PI公司的所有电控均使用可纠正两个传感器台之间平行度误差的集成线性化方法。根据所使用的材料，电容传感器提供独立于热影响的良好的长期稳定性。
其测量视频如下所示：
下图为PI公司生产的一种具有超高精度的电容位置传感器，用于扫描显微镜的6D纳米系统。
电气部件外置电磁感应位移传感器采用可自由移动的活塞。非接触测量实现了无机械磨损。下图为德国Micro-Epsilon公司生产的产品，其具体参数如下：
对于这款电感位移传感器，我曾用在超精密位移台机械滚轴的测量，下面提供一个典型例子说明用法：
在镀层机械中，滚轴之间的间距需要显示出来，作为控制涂层材料重量的参考。为了实现该目的，将电感式位移传感器被安装在滚轴架上。接触式传感器探头直接接触上端滚轴机械连接面。对于大滚轴之间相对较小的间距变化，接触式电感位移传感器特别适合。在滚轴两端分别安装接触式位移传感器，可以实现两侧间隙的分别控制。
4. 光学位移传感器
光学位移传感器种类极多，比如我曾经用下面这款HP5529A型干涉仪进行对照试验。
光学位移传感器的优点十分明显，测量速度快、分辨力高、灵敏度高，但是其也有缺陷，比如造价昂贵、易受干扰等，更加适合于实验室的场合。
现今的光学位移传感器也有面向工厂车间等嘈杂使用环境的，比如光栅位移传感器，俗称光栅尺（下图为德国海德汉公司生产的一维光栅尺）等。
其中，光栅尺又分为：封闭式光栅尺、敞开式光栅尺、增量式光栅尺以及对式光栅尺等：
封闭式光栅尺能有效防尘、防切屑和防飞溅的切削液，是用于机床的最佳理想选择。
敞开式光栅尺与读数头和光栅尺或钢带间没有机械接触。这些光栅尺的典型应用包括：测量机、比较仪和其它长度计量精密设备以及生产和测量设备，例如用在半导体工业中。
增量式光栅尺决定当前位置的方式是由原点开始数测量步距或细分电路的计数信号数量。海德汉的增量式光栅尺带有参考点，开机时必须执行参考点回零，操作非常简单、快捷。
绝对式光栅尺无需执行参考点回零操作就能直接提供当前位置值。光栅尺的绝对位置值通过EnDat接口或其它串行接口传输。
5. 3D测头
最后介绍一款测量三维信息的3D测头，如下图所示。
其测量原理详见视频：
通过视频可以发现，3D测头的工作原理类似于光学“杠杆”，通过接触物体产生的小位移信息，产生光学“杠杆”的倾斜，进而测出位移以及物体信息。
最后，小位移传感器的种类非常多样，相比于传统的光学传感器（如激光干涉仪、光栅尺）、电学传感器（如电容电感传感器）、以及机械类型的传感器等，现今微纳米加工技术衍生出的MEMS位移传感器、陀螺仪等都是非常新颖又性能卓越的位移、定位传感器，因而系统设计时要因地制宜博采众长。希望我的回答能对您有帮助。
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