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《传感器与检测技术第二章电阻式传感器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、1第二章电阻式传感器电阻式传感器的种类繁多，应用广泛，本章学习电阻式传感器的原理及应用，包括：电位器、电阻应变片、半导体应变片等。2电阻元件非电量电阻变化第2章电阻式传感器3各种电子秤广泛应用于－第2章电阻式传感器4高精度电子汽车衡动态电子秤电子天平第2章电阻式传感器5主要内容2.1电位器式传感器2.2应变片式电阻传感器第2章电阻式传感器工作原理：将直线位移、角位移转换为与其成为一定函数关系的电阻或电压输出。主要用于测量压力、高度、加速度等。常见的有电视机、收音机音量调节器。6位移电位器位移信号电信号转换元件2.1电位
2、器式传感器—工作原理7按结构形式不同：按特性不同：线性电位器式传感器非线性电位器式传感器2.1电位器式传感器—分类8常用电位器式传感器有：直线位移型、角位移型、非线性型。A、C全长为xmax，总电阻为Rmax；A、B长为x，电阻为Rx如果在电位器A、C之间加上电压Umax为：当电阻丝直径与材质一定时，则电阻R随导线长度l而变化。2.1电位器式传感器9如果在电位器A、B之间加上电压Umax则输出电压为：2.1电位器式传感器线性电位器的骨架截面此处处相等、并且由材料均匀的导线按相等的节距绕成。对某一匝节距为t线圈来说，电阻
3、变化量为：102.1电位器式传感器电阻灵敏度：电压灵敏度：112.1电位器式传感器二、阶梯特性、阶梯误差、分辨率电刷在与一匝导线接触过程中，虽有小位移，但阻值无变化当电刷离开这一匝，接触下一匝时，电阻突然增加，特性曲线出现阶跃其阶跃值即视在分辨率为122.1电位器式传感器在移动过程中，会使得临近的量匝短路，电位器总匝数从n减小到(n-1)，总阻值的变化使得在视在分辨率之中还产生了次要分辨脉冲，即一个小的阶跃。大的阶梯为主要分辨脉冲小的阶梯为次要分辨脉冲132.1电位器式传感器视在脉冲为二者之和：例：一个电位器，总电压为
4、10V，匝数为10，电刷从第5匝到第6匝过程中，计算电压的变化情况。142.1电位器式传感器152.1电位器式传感器16工程上常把实际阶梯曲线简化成理想阶梯曲线,如图2-5所示。这时,电位器(理想阶梯特性的线绕电位器)的电压分辨率定义为:在电刷行程内,电位器输出电压阶梯的最大值与最大输出电压Umax之比的百分数,即为：除了电压分辨率外,行程分辨率定义为:在电刷行程内,能使电位器产生一个可测出变化的电刷最小行程与整个行程之比的百分数,即2.1电位器式传感器17从图2-5中可见,在理想情况下，特性曲线每个阶梯的大小完全相同
5、,则通过每个阶梯中点的直线即是理论直线（灵敏度），阶梯曲线围绕它上下跳动，从而带来一定误差，这就是阶梯误差。电位器的阶梯误差γj通常以理想阶梯特性曲线对理论特性曲线的最大偏差值与最大输出电压值的百分数表示，即2.1电位器式传感器阶梯误差和分辨率的大小都是由线绕电位器本身工作原理所决定的，是一种原理性误差，它决定了电位器可能达到的最高精度。在实际设计中的改善方法：(1)增加匝数,即减小导线直径（小型电位器通常选0.5mm或更细的导线）(2)增加骨架长度（如采用多圈螺旋电位器)。182.1电位器式传感器2.1.2非线性电位
6、器19空载时输出电压或电阻与电刷行程之间具有非线性关系。常见有变骨架、变节距、分路电阻或电位给定四种。变骨架高度式非线性电位器2.1电位器式传感器上面讨论的电位器空载特性相当于负载开路或为无穷大时的情况，为理想情况;而一般情况下,电位器接有负载,由于负载电阻和电位器的比值为有限值,此时所得的特性为负载特性,（负载特性相对于空载特性的偏差称为电位器的负载误差）,对于线性电位器负载误差即是其非线性误差。202.1.3负载特性与负载误差2.1电位器式传感器当电位器的负载电阻RL≠∞（带负载时），则输出电压UL应为（可视为RL
7、与Rx并联，后与（R-Rx）串联）212.1电位器式传感器2.1.3负载特性与负载误差设：m──电位器的负载系数r──电阻的相对变化带入UL表达式，整理得到：理想空载特性(此时，RL=∞，m=0)22实际负载特性2.1电位器式传感器2.1.3负载特性与负载误差比较(2-19)(2-20)，由于存在RL，使得m≠0，导致Y与Y0产生偏差。23由(2-19)得到右图可知，电位器负载系数m越大（RL越小），相对输出电压Y越小，输出电压U越低，则非线性误差越大；反之，U越高，非线性误差越小。曲线为下垂曲线。2.1.3负载特性与
8、负载误差2.1电位器式传感器计算负载误差：24由图可见,无论m为何值,X=0和X=1时,即电刷在起始位置和最终位置时,负载误差都为零;当r=X=1/2时,负载误差最大,且增大负载系数时,负载误差也随之增加。对线性电位器,当电刷处于行程中间位置时,其非线性误差最大。2.1.3负载特性与负载误差2.1电位器式传感器由于测量领域的不同，
