传感器技术应用与技能训练刘伦富模块六位移检测

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1、模块六　位移检测主编模块六　位移检测图6-?1　位移传感器的分类模块六　位移检测1.了解常用位移传感器的工作原理与特性。2.能根据要求选择合适的位移传感器。3.掌握位移传感器的应用与安装接线。任务一　电位器式传感器及其应用1.电位器式传感器概述电位器是一种常用的机电元件，广泛应用于各类电器和电子设备中。电位器式传感器可将机械的直线位移或角位移输入量转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。它除了用于线位移和角位移测量外，还广泛应用于测量压力、加速度、液位等物理量。模块六　位移检测2.电位器式传感器的结构电位器式传感器主要由电阻和电刷（动触点）两部分组成，可以作为可变电阻器使

2、用，也可作为分压器使用。电位器式传感器的外形与结构如图6⁃?2所示。电位器式传感器结构简单、体积小、质量轻、价格低廉、性能稳定，对环境条件要求不高，输出信号较大，一般不需放大，并易实现函数关系的转换；但电阻元件与电刷间由于存在摩擦、磨损等，故其精度不高，动态响应较差，主要适合于测量变化较缓慢的物理量。模块六　位移检测图6-?3　电位器式传感器测量转换电路原理图6-?2　电位器式传感器外形与结构模块六　位移检测3.电位器式传感器的工作原理图6⁃?3所示是电位器式传感器测量转换电路原理。当电刷（动触点）C点沿电阻体的接触面从B滑向A端时，电刷两边的电阻随之发生变化，设电阻体全长为

3、L，总电阻为R，电刷移动距离为x，则变阻器的电阻值为4.电位器式传感器的种类根据输入—输出特性的不同，电位器式传感器可分为线性电位器和非线性电位器两种；根据结构形式的不同，又可分为线绕和非线绕电位器式传感器。非线绕电位器式传感器主要有合成膜电位器、金属膜电位器、导电塑料电位器、导电玻璃釉电位器和光电电位器式传感器等。模块六　位移检测图6-?4　LS10型导电塑料线位移传感器模块六　位移检测图6-?5　KTS型精密导电塑料线位移传感器5.电位器式传感器的应用(1)弹性压力计。(2)液位传感器。模块六　位移检测图6-?6　电位器式压力传感器(1)弹性压力计。图6-6a和图1-9是

4、电位器式压力传感器(弹性压力计)结构示意图，图6-6b为其实物。它将弹性元件的形变或位移转换为电信号输出。(2)液位传感器。生产中经常要检测塔、罐、箱等内部盛装液体的高度(即量的多少)，如化工厂的储藏罐、车辆的油量检测等。图6-7所示为车辆油位传感器，其中图6-7b为其工作原理，油量变化时，浮子通过杠杆带动电位器的电刷在电阻上滑动模块六　位移检测图6-?7　车辆油位传感器1.器材准备滑线变阻器、数字毫伏电压表、150mm游标卡尺、稳压电源。模块六　位移检测2.方法与步骤1)按照图6-?8所示接线图接线。2)电压表正表笔连接滑线变阻器的滑动端，负表笔接电源负极。3)记录数据。①

5、求Ui值：将滑动端推至电阻器的起始端，记录电压表的显示值，即Ui值。②用游标卡尺定位，将滑动端推至距起始点25mm处，逐次增加25mm，分别将电压显示值记录于表6-?1中。表6⁃?1　实验数据记录表表6-?1　实验数据记录表4)将测得的电压Uo与位移x的数值画在图6-?9所示的坐标图中，模块六　位移检测观察Uo与x是否成线性关系。5)实验结论：输出电压与电阻线位移传感器的位移成正比，即线性关系。图6-?8　滑线电阻器模拟电位器式传感器实验图6-?9　电压与位移x的关系模块六　位移检测1.差动变压器式传感器的工作原理差动变压器式传感器的工作原理实质就是变压器的工作原理，其结构

6、如图6⁃?10a所示，它主要包括可自由移动的杆状可动铁心、一次绕组和二次绕组等。图6⁃?10b是差动变压器式传感器的原理。一、二次绕组间的互感能量随可动铁心的移动而变化。使用时，铁心的一端与被测物体连接，当被测物体移动时，铁心也被带动在一、二次绕组间移动，改变其空间磁场分布，改变了一、二次绕组之间的互感量M。模块六　位移检测当一次绕组供给一定频率的交变电压时，二次就产生了感应电动势，随着铁心的位置不同，二次侧产生的感应电动势也不同。图6-?10　差动变压器式传感器的结构与原理模块六　位移检测1)当可动铁心位于绕组的中心位置时，U21＝U22，Uo＝0。2)当铁心向上移动时，则

7、M1大，M2小，U21＞U22，Uo＞0。3)当铁心向下移动时，则M1小，M2大，U21＜U22，Uo＜0。图6-?11　差动变压器式传感器输出电压曲线模块六　位移检测2.测量电路差动变压器的输入、输出电压是交流电压，它与铁心位移成正比，如果用交流电压表测量其输出电压存在下列问题：一是总有零位电压输出，因而零位附近的小位移量的测量比较困难；二是交流电压表无法判断铁心运动方向。所以在差动变压器测量转换电路中常采用差动整流电路，如图6⁃?12所示。1.器材准备CST⁃LV⁃DA型差动变压器式传感器、WYDC