位移检测传感器之电阻式

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1、第二章位移检测传感器1）计算题2）填空题1第二章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。2第二章位移检测传感器常用位移的测量方法：机械法、光测法、电测法。本章主要介绍电测法——电测法：利用各种传感器将位移量变换为电量或电参数，再经后接测量仪器进一步变换完成对位移检测的一种方法。——电测法测量位移常用的传感器有电阻式、电容式、涡流式、

2、压电式、感应同步式、磁栅式、光电式等位移测试传感系统由传感器、变换电路、显示装置或记录仪器三部分组成。3参量位移传感器的工作原理是将被测物理量转化为电参数，即电阻、电容或电感等。电参数（电阻、电容、电感被测物理量传感器第一节：参量型位移传感器4第一节：参量型位移传感器电阻：实际的金属导体的电阻与导体的尺寸及材料的导电性能有关。式中ρ称为电阻率，是表示材料对电流起阻碍作用的物理量。l是导体的长度，S为导体的截面积。一、电阻式位移传感器5从上式可见，若导体的三个参数(电阻率、长度L或截面积S)中的一个或数个发生变化，则电阻值随着变化，因此可利用此原理来构成传感器。电位计和应变片就是根据这一原理

3、制成的。例如，——若改变长度L，则可制成电位计；——改变L、S则可制成电阻应变式一、电阻式位移传感器6（一）电位计一、电阻式位移传感器如果电阻丝直径（S)和材质(ρ)一定时，则电阻值随导线长度L而变化。根据这一原理制成电位计7电位计结构：电位计是一种常用的机电元件。通常由骨架、电阻元件（线圈）及电刷（滑动触点）等零件组成。其形式有直滑式和旋转式。旋转式有单圈和多圈两种。（a）直滑式；(b)单圈旋转式；(c)多圈旋转式8电位计结构：（1）电阻元件通常由极细的绝缘导线按照一定规律整齐地绕在一个绝缘骨架上形成。在它与电刷接触的部分，去掉绝缘导线表面的绝缘层并抛光，形成一个电刷可在其上滑动的光滑而

4、平整的接触道。电阻元件除了由极细的绝缘导线绕制外，还可以采用具有较高电阻率的薄膜制成。——电位计的电阻元件通常有线绕电阻、薄膜电阻、导电塑料（即有机实心电位计）等。9电位计结构：（2）电刷通常由具有一定弹性的耐磨金属薄片或金属丝制成，接触端处弯曲成弧形。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。线圈绕于骨架上，电刷可在绕线上滑动，从一匝滑到另一匝，当滑动电刷在绕线上的位置改变时，改变了绕线的长度，从而改变了电阻。10电位计结构：线绕电位器11电位计类型：——按电位计的结构形式可分为：直线位移型、角位移型和非线形

5、型。——按电位计的输入/输出特性可分为：线性电位器、非线性电位器图2-1电位计的结构类型（a）直线位移型；（b）角位移型；（3）非线性型1213电位计是通过滑动触点把位移转换为电阻丝的长度变化，从而改变电阻值大小，进而再将这种变化值转换成电压或电流的变化值。电位计工作原理：电刷相对于电阻元件的运动可以是直线运动、转动或螺旋运动，因而可以将直线位移、转角等机械量转换成电阻变化。14电位计工作原理：根据电工知识，电位计的位移→电压转换原理如图所示。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式中，x为位移量。15优点：电位计结构简单；价格低廉；对环境条件要求不

6、高；输出信号大，易于转换（一般不需要放大就可以直接作为输出）；性能稳定，并容易实现任意函数关系。缺点：要求输入能量大（触点始终存在摩擦和损耗。由于有摩擦，就要求电位计有比较大的输入功率，否则就会降低电位计的性能）；由于电刷与电阻元件之间有摩擦，容易磨损，产生噪声干扰，因此可靠性不太好，灵敏度较低，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。电位计优缺点：16（1）线性电位计的空载特性线性电位计：其单位长度（或转角）的电阻值是常数。（以直线电位计为例），如下图——电位计电阻长度为L，总电阻为R,电刷位移X,相应的电阻为Rx,电源电压Ui,输出电压U017Ku——电位计的电

7、压灵敏度(V/m)，当电位计结构及电源电压确定后，Ku和KR为常数，线性电位计输出与电刷位移（或）转角呈线性关系。若电位器为空载（RL=∞）时,即空载特性为:——电位计输出空载电压为:（1）线性电位计的空载特性18线绕电位计线绕电位计电阻元件由康铜丝、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计，其额定功率范围一般为0.25～50W，阻值范围为100Ω～100kΩ。对于线绕电位计，19——对于