4模拟量位移传感器与位移的测试.ppt

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1、机电工程学院工程测试技术教研组王琨琦机电工程测试技术7/20/20211工程测试技术4.1概述4.2电位器测位移4.3电阻应变式传感器测位移4.4电感式传感器测位移4.5电容式传感器测位移4.6模拟量位移传感器测位移小结4.模拟量位移传感器与位移的测试7/20/20212传感器能感受规定的被测量并按一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成。模拟量传感器位移位移是一种向量，它表示物体（或物体上某一点）在一定方向上的位置变动。位移分为线位移和角位移两种。传感器(狭义的)将非电量并按一定的规律转换成电量的器件或装置。通常由敏感元件和基本转换电路组成。

2、4.1概述7/20/202131.传感器定义传感器是能感受规定的被测量并按一定的规律转换成可用的输出信号的器件或装置。物理量电量目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。4.1概述7/20/202142.传感器的构成传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。dV7/20/202153.传感器的分类1)按被测物理量分类常见的被测物理量机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,质量,重量,力,

3、压力,真空度,力矩,风速,流速,流量;声:声压,噪声.磁:磁通,磁场.温度:温度,热量,比热.光：亮度，色彩7/20/20216机械式,电气式,光学式,流体式等.2)按工作的物理基础分类:7/20/20217能量转换型和能量控制型.3)按信号变换特征:能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.例如:热电偶温度计,压电式加速度计.能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化.例如:电阻应变片.7/20/202184)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.如:水银温度计.结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信

4、号转变.例如:电容式和电感式传感器.7/20/202194.2电阻式传感器电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器,按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式.1变阻器式传感器（电位器式位移传感器）7/20/2021101）等效电路分析:L-变阻器总长;x-电刷移动量.C点与A点电阻：xLACB灵敏度：Rl-单位长度电阻值传感器的输出（电阻）与输入（位移）成线性关系7/20/202111电位器测位移模拟量传感器R+EVO7/20/2021122）分类单圈电位器（一般用于音量控制)多圈电位器（精密调节电路中)直线滑动式电位器(一般用于电视机、音响中

5、作音量控制或均衡控制)7/20/2021133）优点：结构简单，性能稳定；受环境温度影响小；缺点:受骨架尺寸和导线直径限制，分辨率很难高于20um；磨损影响使用寿命，有较大噪声，降低可靠性，绕制困难，测量变化缓慢的物理量。应用：主要用来测量线位移、角位移等。7/20/2021142电阻应变式传感器--应变片电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。7/20/2021151)工作原理上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数金属应变片的电阻R为代入7/20/202116有：金

6、属丝：金属丝体积不变：7/20/202117有：对金属材料，导电率不变：金属丝应变片：7/20/202118应变计②结构（由高电阻率的金属丝绕成敏感栅，与基底、覆盖层和引线等组成。）7/20/202119分丝式和箔式，有单轴，多轴（应变花)等多种类型应变片阻值一般有60、90、120、200、300、500、1000Ω等。7/20/2021202）半导体应变片简化为：基于半导体材料的压阻效应：半导体材料沿某一轴向受到外力作用时，电阻率发生变化。（或者温度、光辐射）对半导体来说，由几何尺寸引起，7/20/202121优点：灵敏度高;体积小;缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变

7、片。灵敏度：金属丝电阻应变片——利用导体形变引起电阻变化；半导体应变片——利用半导体材料的电阻率变化引起电阻变化。（是金属丝灵敏度的50－70倍）7/20/2021223）应变片的主要参数（4）其它表示应变片性能的参数（工作温度、滞后、疲劳寿命、横向灵敏度等）。（1）几何参数：丝栅宽度b和表距L，常用b×L表示。（2）电阻值：应变计的原始电阻值。（3）灵敏系数：表示应变片变换性能的重要参数。7/20/2021234)应变片测量电路VER2R1R3R47/20/202124令：金属丝应变片：7/20/20