第二讲位移传感器PPT课件
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位移传感器
1图4 - 1 平板式电容器δ，ε三个参数中任何一项发生变化时，电容量就要随之发生变化。
- 2所示。
图中（a）、）也可做成差分式。
图是与被测物相连的可动板，当被测物体带动发生位移时，就改变了可动板与固定板之间的相互遮盖）所示的平板式单边直线位移式传感器，234 - 2 变面积型电容式传感器结构原理图（a ）单边直线位移式 （b ）单边角位移式 （c ）差分式式中，b ——极板宽度a ——极板起始遮盖长度 Δa ——动极板位移量ε——两极板间介质的介电常数 δ——两极板间的距离 C 0——初始电容量这种平极单边直线位移传感器的灵敏度S 为S = ΔC / d x = ε b / δ = 常数对于如图4 - 2（b ）所示的单边角位移型传感器，若忽略边缘效应，则电容变化量为()ααδαδααδαΔ2Δ2Δ2022C r εrεr εC ==--=∆式中，α——覆盖面积对应的中心角度 r ——极板半经∆α——动极板的角位移量 这种单边角位移式传感器的灵敏度为δθπd Δ0A εC S == 式中，A ——电容器起始覆盖面积4图4 - 3 变极距型电容式传感器结构原理图（a ）被测物与可动极板相连 （b ）被测物为可动极板 （c ）差分式设极板面积为A ，初始距离为δ0，以空气为介质时，电容量为C 0 = ε0A / δ0。
当间隙δ0减小 ∆δ变为δ时（设 ∆δ << δ0），电容C 0增加 ∆变为C ，即()()000001δδδδε/C A C C C ∆-=∆-=∆+= 电容C 与间隙δ之间的变化特性如图4 - 4所示。
电容式传感器的灵敏度用S 表示，其计算公式为2d d δεδAC S == 在实际应用时，为了改善其非线性、提高灵敏度和减小外界的影响，通常采用图4 - （c ）所示的差分式结构。
这种差分式传感器与非差分式的相比，灵敏度可提高一倍，并且非线性误差可大大降低。
差分式电容式传感器的灵敏度计算公式为S （差）= ∆C / C = 2∆δ / δ。
位移传感器PPT幻灯片课件
位移传感器
1
位移传感器
位移测量包含：偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、 移动、圆度、冲击、偏心率、冲程、宽度等等。来自不同 应用领域的许多量都可归结为位移或间隙变化。
位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线 性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。 在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械 位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分 为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型 两种。
19
电涡流作用原理图
20
涡流可以用来测量各种形式的位移量。(a)为汽轮机主轴的 轴向位移测量示意图；(b)为磨床换向阀、先导阀的位移 测量示意图，(c)为金属试件的热膨胀系数测量示意图。
21
电涡流式传感器的转换电路
在电工课程中， 我们已经知道电感和电容可构成谐振电路， 因此电感式、 电容式和电涡流式传感器都可以采用谐振电 路来转换。 谐振电路的输出也是调制波， 控制幅值变化 的称调幅波， 控制频率变化的称调频波。 调幅波要经过 幅值检波， 调频波要经过鉴频才能获得被测量的电压。 谐振电路调幅原理如下图所示。
空气介质变极距式 电容传感器工作原 理图。1个电极板 固定不动，称为固 定极板，极板的面
积为Ａ，另一极板
可左右移动，引起 极板间距离d相应 变化。
10
变极距式电容传感器的初始电容C0:
C0=ε0A / d0
只要测出电容变化量⊿C，便可计算得到极板间距的变化 量，即极板的位移量⊿d。
除用变极距式电容传感器测位移外，还可以用变面积式电 容传感器测角位移。
2
机械位移传感器分类
3
电位器式位移传感器
电位器式位移传感器它通过电位器元件将机械位移转换成 与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。
1
位移传感器
位移测量包含：偏心、间隙、位置、倾斜、弯曲、变形、 移动、圆度、冲击、偏心率、冲程、宽度等等。来自不同 应用领域的许多量都可归结为位移或间隙变化。
位移传感器又称为线性传感器，是一种属于金属感应的线 性器件，传感器的作用是把各种被测物理量转换为电量。 在生产过程中，位移的测量一般分为测量实物尺寸和机械 位移两种。按被测变量变换的形式不同，位移传感器可分 为模拟式和数字式两种。模拟式又可分为物性型和结构型 两种。
19
电涡流作用原理图
20
涡流可以用来测量各种形式的位移量。(a)为汽轮机主轴的 轴向位移测量示意图；(b)为磨床换向阀、先导阀的位移 测量示意图，(c)为金属试件的热膨胀系数测量示意图。
21
电涡流式传感器的转换电路
在电工课程中， 我们已经知道电感和电容可构成谐振电路， 因此电感式、 电容式和电涡流式传感器都可以采用谐振电 路来转换。 谐振电路的输出也是调制波， 控制幅值变化 的称调幅波， 控制频率变化的称调频波。 调幅波要经过 幅值检波， 调频波要经过鉴频才能获得被测量的电压。 谐振电路调幅原理如下图所示。
空气介质变极距式 电容传感器工作原 理图。1个电极板 固定不动，称为固 定极板，极板的面
积为Ａ，另一极板
可左右移动，引起 极板间距离d相应 变化。
10
变极距式电容传感器的初始电容C0:
C0=ε0A / d0
只要测出电容变化量⊿C，便可计算得到极板间距的变化 量，即极板的位移量⊿d。
除用变极距式电容传感器测位移外，还可以用变面积式电 容传感器测角位移。
2
机械位移传感器分类
3
电位器式位移传感器
电位器式位移传感器它通过电位器元件将机械位移转换成 与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。
《位移传感器》课件2
响应速度快
磁致伸缩位移传感器具有较快的响应 速度，能够实时监测物体的位移变化 。
磁致伸缩位移传感器的优缺点
• 可靠性高：磁致伸缩位移传感器具有较高的可靠性，能够 在恶劣环境下稳定工作。
磁致伸缩位移传感器的优缺点
STEP 03
对振动敏感
STEP 02
磁致伸缩位移传感器容易 受到振动的影响，需要采 取相应的减震措施。
根据测量精度要求选择高精度或 一般精度的位移传感器，以满足 实际测量误差的要求。
环境因素考虑
考虑工作环境对位移传感器的影 响，如温度、湿度、振动等，选 择适合恶劣环境的传感器型号。
位移传感器的安装与调试
安装位置确定
根据测量需求确定传感器的安装 位置，确保传感器能够准确测量 目标物体的位移变化。
注意事项
位移传感器广泛应用于各种领域，如机械、电子、航空航天、汽车、医疗等，是实现自 动化控制和检测的关键元件之一。
位移传感器的分类
电容式位移传感器
利用电容器原理，通过测量电容量的变化来检测 位移量。具有精度高、响应速度快、稳定性好等 优点，但易受环境温度和湿度的影响。
光学位移传感器
利用光学原理，通过测量光束的偏移或光强的变 化来检测位移量。具有精度高、抗干扰能力强、 可靠性高等优点，但成本较高且对环境要求较高 。
详细描述
超声波位移传感器利用超声波的传播特性，通过测量超声波在空气中传播的时间或相位差来推算出被 测物体的位移量。具体来说，传感器发出超声波，当遇到被测物体后反射回来，通过测量超声波的传 播时间和相位差，可以计算出被测物体的位移量。
Part
03
位移传感器的优缺点
电容式位移传感器的优缺点
高精度测量
位移传感器的应用领域
磁致伸缩位移传感器具有较快的响应 速度，能够实时监测物体的位移变化 。
磁致伸缩位移传感器的优缺点
• 可靠性高：磁致伸缩位移传感器具有较高的可靠性，能够 在恶劣环境下稳定工作。
磁致伸缩位移传感器的优缺点
STEP 03
对振动敏感
STEP 02
磁致伸缩位移传感器容易 受到振动的影响，需要采 取相应的减震措施。
根据测量精度要求选择高精度或 一般精度的位移传感器，以满足 实际测量误差的要求。
环境因素考虑
考虑工作环境对位移传感器的影 响，如温度、湿度、振动等，选 择适合恶劣环境的传感器型号。
位移传感器的安装与调试
安装位置确定
根据测量需求确定传感器的安装 位置，确保传感器能够准确测量 目标物体的位移变化。
注意事项
位移传感器广泛应用于各种领域，如机械、电子、航空航天、汽车、医疗等，是实现自 动化控制和检测的关键元件之一。
位移传感器的分类
电容式位移传感器
利用电容器原理，通过测量电容量的变化来检测 位移量。具有精度高、响应速度快、稳定性好等 优点，但易受环境温度和湿度的影响。
光学位移传感器
利用光学原理，通过测量光束的偏移或光强的变 化来检测位移量。具有精度高、抗干扰能力强、 可靠性高等优点，但成本较高且对环境要求较高 。
详细描述
超声波位移传感器利用超声波的传播特性，通过测量超声波在空气中传播的时间或相位差来推算出被 测物体的位移量。具体来说，传感器发出超声波，当遇到被测物体后反射回来，通过测量超声波的传 播时间和相位差，可以计算出被测物体的位移量。
Part
03
位移传感器的优缺点
电容式位移传感器的优缺点
高精度测量
位移传感器的应用领域
《位移传感器》课件2
感应式位移传感器
2
运动时的电阻变化
接触式位移传感器之一，由于感应精度
高，可用于非常精密的测量
3
光电式位移传感器
接触式位移传感器之一，通过红外线或
超声波位移传感器
4
激光进行测量，精度高。
接触式位移传感器之一，用于测量物体 表面与传感器之间的距离，精度略低。
激光位移传感器
非接触式位移传感器之一，适 用于测量机械和流体系统的位 移和位置
摄像头位移传感器
非接触式位移传感器之一，可 用于模拟量和数字量的测量
电容式位移传感器
非接触式位移传感器之一，由 于缺乏传感器保护，易受到液 体和气体环境的干扰而精度低。
位移传感器工作原理
为了更好地理解位移传感器如何运作，本节将详细介绍它们工作的原理。
电阻式位移传感器的原理
由于电阻力的变化，电阻式位移传感器用于检测物 体位移和材料变形
位移传感器发展趋势
位移传感器部分未来的发展方向是提高精度、缩小体积，以及降低价格。
1
精度提高
制造商在提高精度方面正在不断努力，以便更好地让其应用到一些更加精确的要求中
2
体积缩小
如果位移传感器体积更小，将很容易将它们嵌入到电子装置中，并更好地适应更多应 用情形。
3
价格下降
位移传感器市场在与许多厂商的竞争中下降，预测将在不久的将来进一步下降。
非接触式位移传感器的原理
非接触式位移传感器通过测量或感应电磁波信号来 确定其与测量对象的距离或位置
位移传感器性能指标
有几个关键参数衡量位移传感器的性能。本节将介绍它们的每个性能参数和用途。
1 应力应变关系
这个参数反映器件在特定环境下的压力承受 能力。
位移传感器课件
一、长度及线位移检测
1、电感式位移传感器
LW2 Rm
Rm
li uiAi
W---线圈匝数
Rm---磁路总磁阻 li---各段导磁体的长度 ui---各段导磁体的磁导率 Ai---各段导磁体的截面积
一、长度及线位移检测
电感位移传感器—根本形式
(1) 变气隙式
Rm
l uA
l u0A
W2 L
u0W2A
例：直线 → 旋转 < 360º
x D
360
编码器
摩擦轮
Hale Waihona Puke 二、角度及角位移检测2、增量码光电编码器
构造： 与确定编码器类似 码道：最外 --- 增量码道：透光扇形区→区分率
中间 --- 辨向码道：错开半个扇形区 最内 --- 零位码道：透光狭缝→基准脉冲 特点：构造简洁、精度高、区分率高，牢靠性好， 脉冲数字输出，测量范围无限 速度不高〔最高几千转/分〕 怕振动 --- 丢数 应用：相对位置测量---角度、直线位置， 位移、速度测量
u0W2A
Rm
l
l ur
l
思考：灵敏度？ 线性度？
改进方法？
差动式
(2) 变面积式 (3) 螺管式
线圈 铁芯
衔铁
1 2
l
一、长度及线位移检测
(2) 变面积式 (3) 螺管式
蔡萍教材P40 图3-5
一、长度及线位移检测
电感位移传感器
意大利Marposs:
一、长度及线位移检测
电感位移传感器
中国中原量仪:
光源 → 指示光栅 → 透射 → 主光栅 →光电元件
反射式构造： 光源 →主光栅 → 反射 →指示光栅 →光电元件
《位移传感器》PPT课件
如主光栅沿着刻线垂直方向向右移动时，莫尔条纹 将沿着指示光栅的栅线向上移动；反之，当主光栅向 左移动时，莫尔条纹沿着指示光栅的栅线向下移动。 因此根据莫尔条纹移动方向就可以对主光栅的运动进 展辨向。
•莫尔条纹的特征
〔2〕 莫尔条纹移动方向与光栅移动方向的对应关 即：区分方向性
主光栅相对指示 主光栅相对指示 莫尔条纹的移动
光栅式 磁栅式
图7.1 机械位移传感器的分类
❖ 1.电位器的根本概念
❖ 图7-2是电位器的构造图。
❖ 由电阻体、电刷、转轴、滑动臂、焊片 等组成，电阻体的两端和焊片A、C相连， 因此AC端的电阻值就是电阻体的总阻值。
❖ 转轴和滑动臂相连，在滑动臂的一端装 有电刷，靠滑动臂的弹性压在电阻体上并与 之严密接触，滑动臂的另一端与焊片B相连 。
❖ 根据传感器的信号输出形式，可以分为 模拟式和数字式两大类，如图7-1所示。
❖ 根据被测物体的运动形式可细分为线性 位移传感器和角位移传感器。
❖ 机械位移传感器是应用最多的传感器之 一，品种繁多。
模
机
拟
械
式
位
移
传
感
器
数
字
式
电位器式 电阻应变式
电容式 螺旋管电感式 差动变压器式
涡流式 光电式 霍尔器件式 微波式 超声波式
❖ 该变化信号送到压力调节设备，调节 轧辊，使轧制的板材的厚度向要求值变化 。
铁芯随被测物体一起移动，导致线圈电感量发 生变化。其检测位移量可从数毫米到数百毫米。缺 点是灵敏度低。
❖ 如图7-6所示。初级线圈L1加交流励磁 电压Uin，次级线圈上产生感应电压。
❖ 由于两个次级线圈相反极性串接，所以 两个次级线圈中的感应电压UOUT1和 UOUT2的相位相反，当铁芯处于中心对称 位置时，那么UOUT1=UOUT2，所以 UOUT=0。
•莫尔条纹的特征
〔2〕 莫尔条纹移动方向与光栅移动方向的对应关 即：区分方向性
主光栅相对指示 主光栅相对指示 莫尔条纹的移动
光栅式 磁栅式
图7.1 机械位移传感器的分类
❖ 1.电位器的根本概念
❖ 图7-2是电位器的构造图。
❖ 由电阻体、电刷、转轴、滑动臂、焊片 等组成，电阻体的两端和焊片A、C相连， 因此AC端的电阻值就是电阻体的总阻值。
❖ 转轴和滑动臂相连，在滑动臂的一端装 有电刷，靠滑动臂的弹性压在电阻体上并与 之严密接触，滑动臂的另一端与焊片B相连 。
❖ 根据传感器的信号输出形式，可以分为 模拟式和数字式两大类，如图7-1所示。
❖ 根据被测物体的运动形式可细分为线性 位移传感器和角位移传感器。
❖ 机械位移传感器是应用最多的传感器之 一，品种繁多。
模
机
拟
械
式
位
移
传
感
器
数
字
式
电位器式 电阻应变式
电容式 螺旋管电感式 差动变压器式
涡流式 光电式 霍尔器件式 微波式 超声波式
❖ 该变化信号送到压力调节设备，调节 轧辊，使轧制的板材的厚度向要求值变化 。
铁芯随被测物体一起移动，导致线圈电感量发 生变化。其检测位移量可从数毫米到数百毫米。缺 点是灵敏度低。
❖ 如图7-6所示。初级线圈L1加交流励磁 电压Uin，次级线圈上产生感应电压。
❖ 由于两个次级线圈相反极性串接，所以 两个次级线圈中的感应电压UOUT1和 UOUT2的相位相反，当铁芯处于中心对称 位置时，那么UOUT1=UOUT2，所以 UOUT=0。
位移传感器及工程应用PPT98页
第一种方法骨架结构示意图如图7-2(b)所示。该方法采用 的是曲线骨架结构，通过精心设计骨架形状来逼近函数较精 确，但曲线骨架制造困难。
R
R f (x)
0
x
图7-2(a) 非线性电位器的特性曲线
图7-2(b) 采用曲线骨架结构示意图
第二种方法是在允许误差的范围内进行折线逼近，即用 四条线段 O1A A 1A 2A 2A 3A 3A 4组成的折线代替原来的曲线 来近似逼近曲线R=f(x)，采用阶梯骨架结构示意图如图7-2(c) 所示。
(7-10)
由式(7-10)可知，当螺线管的结构参数确定后，自感L与位
移x呈线性关系。但由于实际螺线管内磁场不完全均匀及存在
边沿效应等因素，所以实际的自感L与位移x呈近似线性关系。
为了减少非线性误差，实际制作时通常取l0=ls/2。 这种传感器的优点是量程大、结构简单、便于制作；缺点 是灵敏度比较低，且有一定的非线性。一般用于测量精度要 求不是很高，且检测量程比较大的线位移情况。
7.1 电位器式位移传感器
把位移变化转换成电阻值变化的敏感元件称作电位器式位 移传感器，简称为电位器。
电位器种类繁多，若按其结构形式分类，可分为绕线式、 薄膜式、分段式和液体触点式等多种。
若按其输入/输出特性分类，可分为线性电位器和非线性 电位器两种。
7.1.1 线性电位器
1.线性电位器的结构 如果电位器的输出电阻与被测位移量呈线性关系，则称该 电位器为线性电位器。常见线性电位器的结构如图7-1所示。
图7-5 变气隙型差动自感传感器结构
变气隙型自感式传感器的最大优点是：灵敏度高；其主要
缺点是：线性范围小、自由行程小、制造装配困难、互换性
差，因而限制了它的应用。
电阻式位移传感器PPT72页
电阻式位移传感器
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
电感式位移传感器ppt课件
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45
（3）微小位移的测量
1－测端 2－防尘罩 3－轴套 4－圆片簧 5－测杆 6－磁筒 7－磁芯 8－线圈 9－弹簧 10－导线
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46
（4） 压力测量
传感器与弹性敏感元件（膜片、膜盒和弹簧管等）相结合， 可以组成开环压力传感器和闭环力平衡式压力计
微压力传感器 1-接头；2-膜盒； 3-底座；4-线路板； 5-差动变压器线圈； 6-衔铁；7-罩壳； 8-插头；9-通孔
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15
(a) 非相敏整流电路；（b） 相敏整流电路 使用相敏整流，输出电压U0不仅能反映衔铁位移的大小和方向， 而且还消除零点残余电压的影响，
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16
4. 分为：谐振式调幅电路和谐振式调频电路。
C
U o
L U
T U o
O
L0
L
(a)
(b)
调幅电路： 特点：此电路灵敏度很高精，选但PP线T课性件差，适用于线性度要求不高的场合1。7
可直接用于位移测量，也可以测量与位移有关的任何机械量，如振动、加 速度、应变、张力等。
(1) 加速度传感器
B
1
2
1—悬 臂 梁 ； 2—差 动 变 压 器
1
A
精选PPT课 件x( t)
44
（2）力和力矩的测量
1－线圈 2－衔铁 3－弹性元件
优点：承受轴向力时应力分布均匀； 当长径比较小时，受横向偏心的分力的影响较小。
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8
与
K 0
• 衔铁上移
– 切线斜率变大
L
L
K L00＋LL0 101 0 0 2
• 衔铁下移
– 切线斜率变小
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令 K R 分压系数 R0
Ux KU0
1K(1K)
R 0 负载系数 RL
Ux Usc
Usc RU0KU0 U s cK ,U s cR ,U s cL
R0
17
令 K R 分压系数 R0
Ux KU0
1K(1K)
UscKU 0
R 0 负载系数 RL
负载误差
U U sc U x相对负载Βιβλιοθήκη 差4、阶梯特性、误差和分辨率
U U 0 n
Un U0 mU0m n1 n
U0m( 1 1) n1 n
19
Un U
阶梯误差
ei 1 2U n010% 0110% 0
U0
2n
U0
电压分辨率 RV n 10% 0 110% 0
U0
n
L
行程分辨率 RL n10% 0 110% 0
L
n
20
二、非线绕电位器式传感器
第二章 位移检测传感器
位移可分为线位移和角位移
电阻式、电容式、涡流式、压电式、 感应同步式、磁栅式、光电式
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
• 2.电容式 可用来测量0.1 ～10mm的线位移和1(″) 到几十(°)的角位移。
• 3.电感式 电感式位移传感器分为自感和互感两 类。前者可适于测量较大位移(数mm到数百 mm)，。互感式 (±0.1～±200mm)，电涡流式 位移传感器，可以测量小到微米级，大到几百毫 米的位移。
4
电位器式传感器
8
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
Uo
Ui l
x
(3-1)
式中，x为位移量。
9
电位器式传感器的结构与类型 如图3-2所示，电位器由电阻元件、 电刷、 骨架等组成。
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。
11
变阻器式传感器的性能参数: 1)线性(或曲线的一致性); 2) 分辨率; 3)整个电阻值的偏差;
4)移动或旋转角度范围; 5)电阻温度系数; 6)寿命;
变阻器式传感器的分类
按测量类型：
单圈电位器
多圈电位器
直线滑动式电位器
12
一、线绕电位器式传感器
机械位移信号
电信号
精密电位器
位 移
1. 线绕电位器
1、薄膜电位器
U100%
U0
一定，对K求一阶
导数，并令其= 0，得：
K 2 时，
m3a x0.1 5
18
3、减小电位器负载误差的方法
—— 负载系数减小法 m ax 0 .15
例2-1 设电位器总电阻 R01k，要求负载误差
max0.1%，确定负载电阻 RL 。
R L R 0 0 .1R 5 0 0 .1 5 1 K 1K 5 0 max 0 .1 %
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图3-1 电位器式传感器的外形及电压转换原理图 （a） 直线位移传感器； (b) 角位移传感器； (c) 电位器的位移→电压转换原理图
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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。
b x
R
a bc
R l A
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• 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。
测量点、测量方向和测量仪器。
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位移传感器的分类
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第一节 参量型位移传感器 一、电阻式位移传感器
电位器式电传位感器器式传感器
线绕线式电 绕阻 式传感器 非非线线绕式 绕电 式阻传感器
薄膜电位器 导电塑料电位器 光电电位器
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电阻、电容、电感式位移传感器的特点
• 常用的位移传感器
• 1. 电阻式 包括电位器式和电阻应变式两类。适 用于几毫米到几百毫米的位移测量。
转换元件
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， 其额定功率范围一般为0.25～50 W， 阻值范围为100 Ω～100 kΩ。 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。
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1、线绕电位器的结构
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2、线绕电位器的输出特性 （1）空载下
Usc U 0 R R0
Usc U 0 L L0
电阻灵敏度 KR R R0 L L0
电压灵敏度 KV Usc U 0 L L0
线性电位器
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（2）负载下
U0U xRL
R (R0
R)Ux
RLR
UxRLR0 RL RR0RR2U0
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。
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图3-2 （a） 直滑式； (b) 单圈旋转式； (c) 多圈旋转式