《项目二位移传感器》PPT课件

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1、项目二位移检测传感器位移是指物体的某个表面或某点相对于参考表面或参考点位置的变化。位移有线位移和角位移两种。线位移是指物体沿着某一条直线移动的距离；角位移是指物体绕着某一定点旋转的角度。在机械工程中经常要精确测量零部件的位移或位置，并且力、压力、扭矩、速度、加速度、温度、流量等参数也可经转换为位移进行测量。位移测量时，首先要根据不同的测量对象，选择适当的测量点、测量方向和测量仪器。位移传感器的分类一、电阻式位移传感器电位器是人们常用到的一种电子元件，它作为传感器可以将机械位移或其他能变换成位移的非电量变换为电阻值的变化，并容易转换成电压的变化。电

2、位器式传感器具有结构简单，价格低廉，性能稳定，对环境条件要求不高，输出信号大，易于转换，便于维修的优点。其缺点是存在摩擦，分辨力有限，精度不够高，动态响应较差，仅适于测量变化较缓慢的量，常用作位置信号发生器。图3-1(a)和(b)分别为直线位移和角位移传感器的外形图。线绕电位器结构和工作原理线圈绕于绝缘骨架上，滑动触点(电刷)在移动过程中,从一匝滑到另一匝时，电阻值随位移发生变化。电阻体是由电阻系数很高的极细均匀导线，按照一定的规律整齐地绕在一个绝缘的骨架上制成的。在它与电刷相接触的部分，将导线表面的绝缘去掉，然后加以抛光，形成一个电刷可在其上滑

3、动的接触道。电刷通常是由具有弹性的金属薄片或金属丝制成，其末端弯曲成弧形，利用电刷与电阻本身的弹性变形产生的弹性力，使电刷与电阻元件有一定的接触压力，以使两者在相对滑动过程中保持可靠的接触和导电。电位器常用的电阻丝材料为铜镍合金（铜60％、镍40％），电刷为磷青铜，骨架为陶瓷酚醛树脂等。电位器式传感器的转换原理根据电工知识，我们很容易理解电位器的电压转换原理。电位器的位移→电压转换原理如图3-1（c）所示。设电阻体的长度为l，电阻值为R，两端所加（输入）电压为Ui，则滑动端输出电压为(3-1)式中，x为位移量。电位器式传感器的结构与类型如图3-2

4、所示，电位器由电阻元件、电刷、骨架等组成。其形式有直滑式和旋转式，旋转式有单圈和多圈两种。电刷由触头、臂、导向及轴承等装置组成；触头常用银、铂铱、铂铑等金属；电刷臂用磷青铜等弹性较好的材料；骨架常用陶瓷、酚醛树脂及工程塑料等绝缘材料。电阻元件有线绕电阻、薄膜电阻、导电塑料电阻、导电玻璃釉电阻等。图3-2电位器的原理图（a）直滑式；(b)单圈旋转式；(c)多圈旋转式二、线绕电位器式传感器精密电位器机械位移信号电信号转换元件位移1.线绕电位器线绕电位器电阻元件由康铜丝、铂铱合金及卡玛丝等电阻丝绕制，因而能承受较高的温度，常被制成功率型电位器，其额定

5、功率范围一般为0.25～50W，阻值范围为100Ω～100kΩ。线绕电位器的突出优点是结构简单，使用方便；缺点是分辨率低，这是由于电阻丝是一匝一匝地绕在骨架上的，当接触电刷从这一匝移到另一匝时，阻值的变化呈阶梯式。1、线绕电位器的结构2、线绕电位器的输出特性电阻灵敏度电压灵敏度线性电位器（1）空载下00LULUKscV==（2）负载下令分压系数负载系数令分压系数负载系数负载误差相对负载误差一定，对K求一阶导数，并令其=0，得：令分压系数负载系数例2-1设电位器总电阻，要求负载误差0.1%，确定负载电阻。4、阶梯特性、误差和分辨率3、减小电位器负载

6、误差的方法——负载系数减小法阶梯误差电压分辨率行程分辨率三、电位器式传感器的应用1、航空飞行高度传感器2、液面高度测试仪3、电位器式位移传感器感应同步器圆感应同步器与角度数显表外形图优点：具有精度高、抗干扰能力强、工作可靠、对工作环境要求低、维护方便、寿命长、制造工艺简单。用途：可用来测量直线或转角位移。分类：测量直线位移的称长感应同步器，测量转角位移的称圆感应同步器。一、感应同步器的结构和类型圆盘式感应同步器示意图直线式感应同步器示意图1．结构定尺与滑尺绕组关系图感应同步器的解剖图2．类型直线式旋转式（圆盘式）带型标准型窄型直线式感应同步器的尺

7、寸和精度一览表种类定尺尺寸（mm）滑尺尺寸（mm）测量周期（mm）精度(μm)标准型250×58×9.5100×73×9.521.5～2.5窄型250×30×9.574×35×9.522.5～5带型(200～2000)×19－210带型感应同步器外形图二、感应同步器的工作原理感应同步器原理在定尺绕组上加上激励电流，于是滑尺绕组中便产生感应电势，其值为设感应线圈A的中心从励磁线圈中心右移的距离为x，则感应电动势为上式中：Em=K0UmωK－主要与两绕组的相对位置等因素有关如图滑尺绕组有两组，相差1/4个周期，则有从励磁形式来说一般可分为二大类：一类

8、是以滑尺(或转子)励磁，由定尺(或定子)取感应电动势，另一类则相反。依信号处理方式而言，一般可分为鉴相型、鉴幅型和脉冲调宽型三种，而脉冲