电位器式电阻传感器的原理
电阻式传感器
外形图
(8)应变片式传感器应用
(一)柱式力传感器原理
内部 图
外形图 展开图
(8)应变片式传感器应用
(8)应变片式传感器应用
(一)柱式力传感器应用
1、称重式料位计
(8)应变片式传感器应用
(一)柱式力传感器应用
2、电子皮带秤
电子皮带称的称重框架示意图
(8)应变片式传感器应用
(一)柱式力传感器应用
西门子称重传感器（内部结构）
弯曲横梁 （弹性体）
应变片
西门子称重传感器（内部结构）
拉伸
压缩
称重传感器—测量电路
西门子称重传感器(附件)
①支撑件
导向套件
密封圈
自定位螺栓
西门子称重传感器(附件)
②固定支架
西门子称重传感器(附件)
②固定支架
顶板
限制振动，防 举起装置
过载保护
底板
传感器固定 螺丝钉
2、电子吊车秤
卷扬筒 传感器
信号电缆
防扭转臂 定滑轮
传感器
动滑轮
荷重传感器安装在吊车上的方式
荷重传感器安装在钢丝绳固定端方式
(8)应变片式传感器应用
(二)梁式力传感器原理
梁的固定端宽度为b0，自由端宽度 为 b ，梁长为 L ，梁厚为 h 。这种弹性元 件的特点是，其截面沿粱长方向按一定 规律变化，当囊中力 F 作用在自由端时， 距作用力任何距离z的截面上应力a相等。 因此，沿着这种梁的长度方向上的截面 抗弯模量Ⅳ的变化与弯矩 M 的变化成正 比．即：
二、电阻式传感器
(2)应变效应 金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相
应的应变，其电阻也将随之发生变化，这种物理现象
称为“应变效应”，用来产生应变效应的细导体称为
电位式传感器的原理和应用
电位式传感器的原理和应用1. 电位式传感器的原理电位式传感器是一种常见的测量和检测物理量的传感器，它基于电压的变化来感应被测量的物理量。
以下是电位式传感器的原理：1.电阻分压原理：电位式传感器通常由一个可变电阻和一个参考电阻组成。
可变电阻的阻值会随着被测量物理量的变化而发生变化，从而改变电位器的输出电压。
根据电阻的分压规律，通过测量电位器的输出电压变化，可以间接测量物理量的变化。
2.电容变化原理：某些电位式传感器采用电容作为敏感元件。
当被测量物理量导致电容发生变化时，电位器的电荷量也会相应变化，从而改变电位器的输出电压。
通过测量电位器输出电压的变化，可以获得物理量的变化信息。
3.霍尔效应原理：还有一些电位式传感器基于霍尔效应原理进行工作。
霍尔效应是当通过具有磁场的材料时，会产生横向电势差。
电位式传感器利用霍尔元件感应磁场产生的电势差，进而测量磁场强度或位置相关的物理量。
2. 电位式传感器的应用电位式传感器广泛应用于各种领域，下面列举了几个常见的应用领域：2.1 汽车工业•节气门位置传感器：用于监测发动机的加速踏板位置，以调整发动机的进气量。
•转向角度传感器：用于测量车轮的转向角度，以提供车辆稳定性控制和方向盘辅助。
2.2 工业自动化•位置传感器：用于测量机械臂、运输系统等设备的位置，以实现精确控制和定位。
•压力传感器：用于测量压力变化，监控工业设备的状态，如液体水位、气体流量等。
2.3 医疗健康•血压传感器：用于测量患者的血压，提供医生对患者心血管状况的信息。
•呼吸监测传感器：用于监测患者的呼吸频率和深度，辅助医生判断患者的呼吸系统健康状况。
2.4 环境监测•温度传感器：用于测量环境温度，供暖、通风和空调系统进行自动控制。
•湿度传感器：用于测量环境湿度，可应用于农业控制、仓储和气象观测等领域。
2.5 其他领域•机器人技术：电位式传感器用于机器人的位置检测、姿态控制和环境感知。
•游戏设备：电位式传感器用于游戏手柄的位置和动作检测，提供沉浸感和交互性。
第2章电阻式传感器(2009)
理想特性曲线
0
x
3. 非线性线绕电位器结构
Rx
1. 用曲线骨架绕制的非线性变阻器 2. 三角函数变阻器 3. 用分段法制成的非线性变阻器 线绕电位器 优点：精度高、性能稳定、易于实现线性变化等； 缺点：分辨率低、耐磨性差、寿命较短。
x
二、非线绕式电位器 1. 膜式电位器
碳膜电位器 优点：分辨率高、耐磨性较好、工艺简单、成本较低、线性度较好； 缺点：接触电阻大、噪声大。 金属膜电位器 优点：温度系数小；缺点：耐磨性差、功率小、阻值不高。
电阻器 绕线式
制作 直径0.012~ 0.1mm的镍铬 合金的精密电阻丝绕在绝 缘胶木板等卷芯上而制作 电阻胶印在陶瓷基板上， 并用高温烧制而成 将基板的树脂与电阻墨制 成一体，或将电阻胶涂于 薄膜基片上 导电性树脂涂于线绕式电 阻元件上
特点 电阻温度系数非常好， 为±5~20×10-6/℃，精 度、稳定性、重复性比 薄膜式好，分辨力低于 薄膜式 分辨力高，环境适应性 强，电阻温度系数为 ±200×10-6/℃ 分辨力、寿命、高速响 应特性好。电阻温度系 数为±400×10-6/℃ 兼有绕线式和导电塑料 式的优点，电阻温度系 数为±150×10-6/℃
KLr XR r Y 2 2 2 KL r r 1 r / KL r / KL 1 X R / KL X R / KL
式中 r——电阻的相对变化； KL——电位器负载系数的倒数； XR——电刷的相对行程； Y——电位计相对输出电压。
负载效应 Y 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 KL =∞ 0.5
dR d e x 2e y R
dR d (1 2m )e x R
令金属丝的轴向应变为dL/L=ex;径向应变为dr/r=ey 在弹性范围内，金属丝受拉力或压力时，沿 轴向伸长，沿径向缩短，则轴向应变和径向 应变的关系为：
电位器式传感器原理
电位器式传感器原理
电位器式传感器是一种常见的传感器技术，其原理基于电位器的工作原理。
电位器是由一个可调节的电阻器组成的，通过调节电位器的移动部分，可以改变电阻器的阻值。
当外部引入变量作用于电位器上时，移动部分的位置将发生改变，从而改变电阻器的阻值。
在电位器式传感器中，外部引入的变量可以是温度、压力、光强等物理量。
以温度传感器为例，传感器中的电阻器受到温度的影响，电阻值随着温度的变化而发生变化。
为了测量电位器的阻值变化，通常会将一个电压加到电位器的两端，并使用一个电压分压电路来测量电位器上的电压。
电压分压电路可以将电位器上的电压转换为与电位器阻值成比例的电压输出。
通过测量电位器上的电压输出，可以推导出外部引入变量的数值。
例如，在温度传感器中，通过校准和电阻值-温度曲线的
关系，可以得出温度的数值。
总结来说，电位器式传感器的原理是基于电位器的电阻值随外部引入变量的改变而变化，通过测量电位器上的电压输出来推导出外部变量的数值。
这种传感器原理广泛应用于测量和控制领域。
电位器式传感器标准版文档
转式有单圈旋转式(图2-3-
2b)和多圈旋转式(2-3-2c)
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
图2-3-2 电位器原理图 1—骨架 2—电刷 3—电阻丝 4—转
轴 5—接线端子
料。
河 南
第三讲 电位器式传感器
工
业
职
业
一、电位器式传感器的转换原理
技 术
二、电位器的结构与类型
学
三、电位器式传感器的应用
院
电
气
工
程
系
第三讲 电位器式传感器
一、电位器式传感器的转换原理
电位器的电压转换原理如图2-3-1所示。设直滑电位器
电阻体的长度为 l，电阻值为R，两端加（输入）电压为Ui，
电位器变组成分压比电路,则输出量是与压力成一定关系 的电压Uo为:
2、类型：
（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，其额定功率范围一般为0.25～50W，阻值范围为 100Ω～100kΩ之间。当接触电刷从这一匝移到另一匝时，阻 值的变化呈阶梯式。
（2）非线绕电位器 1）合成膜电位器 其优点是分辨率较高，阻值范围很宽
（100Ω～4.7MΩ），耐磨性较好，工艺简单，成本低，线性 度好等；主要缺点是接触电阻大，功率不够大，容易吸潮，噪 声较大等。
2）金属膜电位器 金属膜电位器具有无限分辨力，接触电阻 很小，耐热性好，满负荷达70℃。与线绕电位器相比，它的分 布电容和分布电感很小，特别适合在高频条件下使用。它的噪 声仅高于线绕电位器。金属电位器的缺点是耐磨性较差，阻值 范围窄，一般在10～100Ω之间。由于这些缺点，限制了它的 使用范围。
传感器论文
第2章电阻式传感器电阻式传感器的基本原理是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路和装置显示或记录被测量值的变化。
按其工作原理可分为电位器式、应变式和固态压阻式传感器三种。
2.1电位器式传感器电位器是一种人们熟知的机电元件，广泛用于各种电气和电子设备中。
在仪表与传感器中，它主要是作为一种把机械位移输入转换为与它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件来使用的。
利用电位器作为传感元件可制成各种电位器式传感器，用以测定线位移或角位移，以及一切可能转换为位移的其他被测物理量参数，如压力、加速度等。
此外，在伺服式仪表中，它还可用作反馈元件及解算元件，制成各种伺服式仪表。
电位器的优点是结构简单、尺寸小、重量轻、输出特性精度高(可达0.1%或更高)且稳定性好，可以实现线性及任意函数特性；受环境因素(温度、湿度、电磁干涉、放射性)影响较小；输出信号较大，一般不需放大。
因此，它是最早获得工业应用的传感器之一。
伹它也存在一些缺点，主要是存在摩擦和磨损。
由于有摩擦，因而要求敏感元件有较大的输出功率，否则会降低传感器的精度，又由于有滑动触点及磨损，则使电位器的可靠性和寿命受到影响。
另外线绕电位器分辨力较低也是一个主要缺点。
目前电位器围绕着减小或消除摩擦、提高使用寿命和可靠性、提高精度和分辨力等而不断得到发展。
目前电位器虽然在不少应用场合已被更可靠的无接触式的传感元件所代替，但其某些独特的性能仍然不能被完全取代，在同类传感元件中仍然占有一定的地位。
电位器的种类极其繁多。
按其结构形式不同，可分为绕线式、薄膜式、光电式、磁敏式等。
在绕线电位器中，又可分为单圈式和多圈式两种。
按其特性曲线不同，还可分为线性电位器和非线性(函数)电位器两种。
如图2-1所示为常用电位器式传感器。
图2-1 电位器传感器2.1.1线性电位器1. 电位器的理想特性、灵敏度图 2-2所示为电位器式位移传感器原理图。
如果把它作为变阻器使用，且假定全长为max x 的电位器其总电阻为max R ，电阻沿长度的分布是均匀的，则当滑臂由A 向B 移动x 后，A 到滑臂间的阻值为max max x xR R x =若把它作为分压器使用，且假定加在电位器A 、B 之间的电压为max U ，则输出电压为max max x xU U x =图2-3所示为电位器式角度传感器。
电位器式传感器工作原理
电位器式传感器工作原理
电位器式传感器是一种基于电位变化的测量原理工作的传感器。
它由一个滑动电阻片（电位器）和一对接触电极组成。
当外界物理量发生变化时（如温度、压力、湿度等），电位器中的电阻值会随之改变。
通过测量电位器的电阻值变化，可以推断出外界物理量的变化情况。
电位器的滑动电阻片是一个带有可移动滑动触点的电阻元件。
当滑动电阻片移动时，电位器的电阻值会相应地发生变化。
在电位器的两个端点上，分别接入一个电压源（可能是直流电源或交流电源）和一个电压测量器。
当滑动电阻片与电位器的一端相连时，其电阻值与此端的电压相连续变化。
然而，滑动电阻片与另一端相连时，其电阻值与此端的电压相变化相反。
通过测量滑动电阻片与电位器两端的电压差，可以推算出滑动电阻片所在位置的电阻值。
在传感器应用中，将滑动电阻片与外界物理量相连，使其受到外界物理量的影响而发生位移。
位移引起的电阻值变化被测量，并与输入电压相比较。
通过精确地测量电阻值变化，可以获得外界物理量的准确测量值。
电位器式传感器具有简单、可靠、成本低等优点，在许多领域广泛应用，如温度传感、压力测量、液位控制等。
电位器式传感器
x后，A点到电刷间的阻值为：
x Rx xmax Rmax
(2-1)
若把它当作分压器使用，假定加在电位器A、B之间的电压为
Umax，则空载输出电压为：
x U x xmax U max
(2-2)
图2.2所示为电位器式角度传感器。其中 1为电阻丝；2为滑臂；3为骨架。作变阻 器使用时，电阻Rα与角度α的关系为：
2(b h)
At
KU
U max xmax
I
2(b h)
At
(2.5) (2.6)
式中，KR、KU分别为电阻灵敏度、电压灵敏度；ρ为导线 电阻率；A为导线横截面积；n为线绕电位器绕线总匝数。
由此看出：线性线绕电位器的电阻灵敏度和电压灵敏 度除与电阻率ρ有关外，还与骨架尺寸h和b、导线横截面 积A（导线直径d）、绕线节距t等结构参数有关；电压灵 敏度还与通过电位器的电流I的大小有关。
总阻值的变化就使得在每个电压阶跃中还产生一小阶跃。
这个小电压阶跃亦即次要分辨脉冲为
11
Un
Umax
(
n
1
) n
j
(2-8)
式中：U max
n
j 为电刷短接第
1
j
和
j+1
匝时的输出电压；
U max
j n
为电刷仅接触第 j 匝时的输出电压。
因此，在大的阶跃中还有小的阶跃。这种小的阶跃应
有(n-2)次，这是因为在绕线始端和终端的两次短路中，将
传感器技术及应用
电位器式传感器
电位器作为传感器，可将机械位移或其他能转换为位 移的非电量转换为与其有一定函数关系的电阻值的变化。 常用来测量位移、压力、加速度等物理量。由于结构简单、 尺寸小、重量轻、价格便宜、精度较高、性能稳定、输出 信号大、受环境（如温度、湿度、电磁场干扰等）影响较 小，且可实现线性的或任意函数的变换，因而在自动检测 和自动控制中有着广泛的用途。
电位器式传感器工作原理
电位器式传感器工作原理电位器式传感器是一种常见的传感器类型，它的工作原理是基于电阻值的变化来检测物理量的变化。
电位器式传感器通常由一个电阻器和一个滑动触点组成，当物理量发生变化时，滑动触点会移动，从而改变电阻器的电阻值。
电位器式传感器的工作原理可以用一个简单的电路来说明。
假设电路中有一个电源和一个电阻器，电阻器的两端分别连接到电源的正负极，电位器的滑动触点连接到电路的中间。
当电位器的滑动触点移动时，它会改变电阻器的电阻值，从而改变电路中的电流和电压。
电位器式传感器可以用来检测多种物理量，例如温度、压力、位移等。
在温度传感器中，电位器的电阻值随着温度的变化而变化；在压力传感器中，电位器的电阻值随着压力的变化而变化；在位移传感器中，电位器的电阻值随着位移的变化而变化。
电位器式传感器的优点是简单、可靠、成本低廉。
它们通常具有较高的分辨率和灵敏度，可以检测微小的物理量变化。
另外，电位器式传感器可以与微控制器等数字电路相结合，实现数字化输出，方便数据处理和分析。
然而，电位器式传感器也存在一些缺点。
首先，它们的精度和稳定性受到环境因素的影响，例如温度、湿度、振动等。
其次，电位器式传感器的寿命有限，滑动触点和电阻器的磨损会导致电阻值的变化。
最后，电位器式传感器的线性度和重复性可能不够理想，需要进行校准和调整。
总之，电位器式传感器是一种简单、可靠、成本低廉的传感器类型，适用于多种物理量的检测。
它们的工作原理基于电阻值的变化，可以与数字电路相结合，实现数字化输出。
然而，电位器式传感器也存在一些缺点，需要注意环境因素、寿命、线性度和重复性等问题。
电阻式传感器
典型操作步骤：（1）准备：试件打磨、清洗和应变片清洗，定位；
（2）涂胶：试件表面和应变片基底；（3）贴片：粘贴、固化； （4）复查；位置、阻值变化、引线与试件间的绝缘电阻；（5）接线； （6）防护：在应变片和引线上涂敷防潮、防损保护层。
A
l
上式中 l 称为轴向线应变（纵向应变），常用单位为微应 变。 1=10-6mm/mm。
dl
由A= r2 A 2 r ，根据泊松效应，即弹性材料的横向应变 (dr/r)与纵向应变(dl/l)之比为常数， dr / r dr / r ; 泊松比。
dl / l dl / l
b
种类： 金属应变片： 按所用合金材料分、 按制栅工艺分、 按使用温度分、 按安装方式分。 半导体： 按所用半导体材料分、 按制造工艺分 金属应变片特点:
稳定性和温度特性好，
灵敏度系数小。
图2-3
常用金属应变片的型式
2. 金属电阻应变片的材料* 对电阻丝材料的要求： ① 灵敏系数大， 且在相当大的应变范围内保持常数； ②ρ值大，即在同样长度、同样横截面积的电阻丝中 具有较大的电阻值； ③电阻温度系数小，否则，环境温度变化会改变其阻值； ④ 与铜线的焊接性能好， 与其它金属的接触电势小； ⑤ 机械强度高， 具有优良的机械加工性能。
x
R
Ein
xp x R ( Rp L
0 0 x 100%
p
)(1 xx )
(2) 性能参数: 1) 线性度; 2) 分辨率; 3) 整个电阻值的偏差;
(3)电位器式传感器的分类
4) 移动或旋转角度范围*; 5) 电阻温度系数; 6) 寿命;
《电阻式传感器 》课件
绕制或印刷导电线路
在弹性元件上绕制或印刷导电线路，确保 线路的电阻值和稳定性。
04
电阻式传感器的实际应用 案例
压力传感器
01
压力传感器是一种常见的电阻式传感器，它能够将压力信号转换为电 信号，从而实现压力的测量和控制。
02
在汽车工业中，压力传感器被广泛应用于发动机控制、气瓶压力监测 、空调系统等。
市场发展与竞争格局
市场需求
随着工业自动化、智能制造等领域的发展， 电阻式传感器的市场需求不断增长。
竞争格局
国内外企业在电阻式传感器市场上展开激烈竞争， 技术、品质和服务成为竞争的关键因素。
市场趋势
未来电阻式传感器市场将朝着智能化、小型 化、集成化、高精度和高可靠性的方向发展 。
06
总结与展望
电阻式传感器的重要地位
温度影响
电阻式传感器的电阻值会受到温度的影响，导致测量结果的误差。因此，需要采 取一定的温度补偿措施。
稳定性
经过长时间使用和多次测量后，电阻式传感器仍能保持其基本特性的能力，是衡 量传感器性能的重要指标。
响应时间与恢复时间
响应时间
电阻式传感器对输入物理量变化做出 反应的时间，即从输入变化到输出变 化所需的时间。
原材料准备
根据设计要求，准备所需的敏感材料、弹 性材料和辅助材料。
性能测试与校准
对制造完成的电阻式传感器进行性能测试 和校准，确保其测量精度和稳定性达到预 期要求。
制造弹性元件
根据设计图纸，采用机械加工或成型工艺 制造弹性元件。
组装与调整
将敏感元件、弹性元件和导电线路组装在 一起，并进行必要的调整和测试，以确保 传感器性能符合要求。
生物材料
结合生物材料，开发出具有生物 相容性和生物活性的传感器，用 于医疗、生物监测等领域。
第二章电阻式传感器
R1 R4 =R2 R3 或
R1 /R2 =R3 /R4
(2-22)
2．电压灵敏度
若R1由应变片替代，当电桥开路时，不平衡电桥
输出的电压为:
R3 R1 R4 R2 R3 RR4 R1 R1 U0 E( ) E R1 R1 R2 R3 R4 ( R1 R1 R2 )( R3 R4 ) R`1 R4 R1 R3 R1 R4 E E R1 R2 R4 ( R1 R1 R2 )( R3 R4 ) (1 )(1 ) R1 R1 R3
1 Uo 2 n ei Uo 1 100% 100% 2n
3．非线性线绕电位器结构
(1) 用曲线骨架绕制的非线性变阻器; (2) 三角函数变阻器;
D L
Uo
D L sin 2 UO L 1 1 Ui D 2 2
x
dx
b
Ui
Ui U O sin 2
碳膜电位器：是目前使用最多的一种电位器。其电 阻体是用碳黑、石墨、石英粉、有机粘合剂等配制的混合
物，涂在马蹄形胶木板或玻璃纤维板上制成的。
优点：分辨率高、阻值范围宽；缺点：滑动噪声大、耐 热耐湿性不好。
金属膜电位器：其电阻体是用金属合金膜、 金属氧化膜、金属复合膜、氧化钽膜材料通过真空 技术沉积在陶瓷基体上制成的,如铂铜、铂锗、铂铑 金等。 优点：温度系数小、分辨率高、滑动噪声较合 成碳膜电位器小；缺点：阻值范围小、耐磨性不好
出电压阶梯的最大值与最大输出电压之比的百分数。 具有理想阶梯特性线绕电位
Uo 1 Re n 100% 100% Uo n
计，其理想的电压分辨率为
电位器的电刷行程来说，又 有行程分辨率，其表达式为
第3章电位器式传感器
其灵敏度应为：
SR
Rmax xmax
2(b h)
At
(9.5)
SU
U max xmax
I
2(b h)
At
(9.6)
结论：线性线绕电位器的电阻灵敏度和电压灵敏度除与电阻 率ρ有关外,还与骨架尺寸h和b、导线横截面积A(导线直径 d）、绕线节距t等结构参数有关;电压灵敏度还与通过电位器 的电流I的大小有关。
电压为Umax,则输出电压为
Ux
x xmax
U max
(9.2)
第3章 电位器式传感器
图3.1 直线位移式电位器传感器原理图
是德国 ALTMANN 专 业 制造商提供的 导电塑料角度 传感器。
3.2 电位器式角度传感器原理图
第3章 电位器式传感器
图3.2所示为电位器式角度传感器。 作变阻器使用,则电阻与角度的关系为
U Umax
(9.7)
n
第3章 电位器式传感器
j j+1
线圈一圈一圈的变化 电位器阻值随电刷移动非连续地改变
电刷离开这一匝而与下一匝接触，电 阻突然增加一匝阻值，特性曲线相应 出现阶跃段。输出电压便跃变一次。
阶跃值亦即名义分辨率：U Umax n
电刷从j匝移到(j+1)匝的过程中,必定会使这两 匝短路，总匝数从n匝减小到（n-1）匝,使得 在每个电压阶跃中还产生一个小阶跃。
图3.6 变骨架高度式非线性电位器
第3章 电位器式传感器
当Δx→0时,则有
dR 2(b h)
dx
At
dU I 2(b h)
dx
At
(3.13) (3.14) At dR b
2 dx
h 1 At dR b
电位器传感器工作原理
电位器传感器工作原理
电位器传感器是一种常用的位置测量装置，其工作原理基于电阻的变化。
电位器传感器由一个可调节的电阻元件和一个测量电压的电路组成。
电阻元件通常是一个旋钮或滑块，通过旋转或滑动来改变电阻值。
测量电路通过测量电位器两个端点之间的电压来确定电阻值，从而推导出位置信息。
当电位器旋钮或滑块移动时，其导电材料与电阻元件之间的接触面积或长度会发生改变，导致整个电阻元件的电阻值发生变化。
这是因为电阻元件的材料具有电阻率，即单位长度或面积内的电阻值，当长度或面积变化时，电阻值也会相应改变。
测量电路将一定电压施加在电位器的两个端点上，并测量两个端点之间的电压。
由于电位器两个端点之间的电阻值与电阻元件的位置直接相关，测量电路可以通过测量电压的变化来间接测量电位器的位置。
在实际应用中，电位器传感器被广泛用于机械设备的位置反馈、控制系统以及工业自动化中。
通过测量电位器的位置，可以实现对设备位置的准确控制和监测。
电位器式电阻传感器
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。 j j+1
2.1 电位器式传感器
j
j+1
电位器式传感器 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。 理想阶梯曲线
01
电压分辨率: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
电位器式传感器常用来测量位移、压力、加速度等参量。 1.下图是电位器式位移传感器的结构图。
2.1 电位器式传感器—应用
电位器式压力传感器
2.1 电位器式传感器—应用
电位器式压力传感器
2、电位器式压力传感器
当被测流体通入弹性敏感元件膜盒的内腔时，在流体压力作用下，膜盒硬中心产生弹性位移，推动连杆上移，使曲柄轴带动电位器的电刷在电阻体上滑动1 电位器式传感器
2.1 电位器式传感器
行程分辨率: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
电位器式传感器
从图中可见，在理想情况下，特性曲线每个阶梯的大小完全相同,，则通过每个阶梯中点的直线即是理论直线，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。
∴Rmax=mRL=0.032×1250Ω=40Ω
Usr=I RL=5×10-3×1250V=6.25V;
∴L=6250/60mm=104mm
所以根据设计要求应选择总阻值为40，总长度为104 mm电位器,电源激励电压Usr为6.25V，这样便可构成满足上述要求的电位器式位移测量系统。
例题
01
试分析电位器式传感器的负载特性？什么是负载误差？如何减小负载误差？
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R
l s
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2.2.3 电阻应变片的主要特性
1. 横向效应
2. 机械滞后、零漂和蠕变 3. 温度效应
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应变片参数
（1）标准电阻值（R0） （2）绝缘电阻（RG） （3）灵敏度系数（K） （4）应变极限（ξmax） （5）允许电流（Ie） 允许电流是指应 变片允许通过的最大电流。 （6）机械滞后
当电刷在多匝导线上移动时，电位器的阻值和输出 电压不是连续变化，而是阶跃式地变化。 阶梯误差。
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2.1.3 电位器式电阻传感器结构与 材料
1.线绕式电位器 2. 非线绕式电位器 1) 合成膜电位器 2）金属膜电位器 3) 导电塑料电位器 4) 光电电位器
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Uo 4 R
灵敏度为
Ui K 4
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② 半桥双臂工作方式
安装两个工作应变片，一个受拉应变， 一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，称 为半桥差动电路，电桥的输出电压为 U i R Uo 2 R
灵敏度为
Ui K 2
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线性关系，温度补偿等优点。
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③ 全桥4臂工作方式
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1.直流电桥电路
当桥臂电阻发生变化，在电桥输出端的 负载电阻为无限大时，电桥输出电压可 近似表示为
R1 R4 R2 R3 U0 U R1 R2 R3 R4
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Hale Waihona Puke 1.直流电桥电路一般采用全等臂形式，即 R1=R2=R3=R4=R，
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2.2.4 电阻应变片的温度误差及补偿
电阻应变片由于温度效应引起的误差为温度 误差。原因有：电阻丝的电阻率随温度发生 变化；电阻丝和试件的线膨胀系数不同使其 产生附加形变。 1.自补偿法 2. 线路补偿法
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2.2.5 测量电路
1.直流电路 2.交流电桥
若将电桥4臂接入4片应变片，即2个受拉应变， 2个受压应变，将2个应变符号相同的接入相对 桥臂上，构成全桥差动电路。电桥的4个桥臂 的电阻值都发生变化，电桥的输出电压为
Uo RU i R
灵敏度为
K Ui
全桥差动电路没有非线性误差，电压灵敏度是 单片的4倍，具有温度补偿作用。
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第2章 电阻式传感器
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引言
电阻式传感器的基本原理是将被测量的 变化转换成传感元件电阻值的变化，再 经过转换电路变成电信号输出。 常用来测量力、压力、位移、应变、扭 矩、加速度等。 电阻式传感器的结构简单、性能稳定、 灵敏度较高，有的还适合于动态测量。
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2.1 电位器式电阻传感器
U i R1 R2 R3 R4 Uo ( ) 4 R1 R2 R3 R4
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电桥工作方式
① 半桥单臂工作方式 ② 半桥双臂工作方式 ③ 全桥4臂工作方式
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① 半桥单臂工作方式
传感器输出的电阻变化量ΔR只接入电桥 的一个桥臂中，在工作时，其余3个电阻 的阻值没有变化（即 ΔR2=ΔR3=ΔR4=0）。电桥的输出电 U i R 压为
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2.2.2 电阻应变片的种类、材料及 黏贴
电阻丝式应变片基本结构
应变片主要有金属应变片和半导 体应变片两类。金属片有丝式、 箔式、薄膜式3种电阻应变片
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应变片的黏贴技术
① ② ③
④
⑤ ⑥ ⑦ ⑧
应变片的检查 试件的表面处理 确定贴片位置 黏贴应变片 固化处理 粘贴质量检查 引出线的固定与保护 防潮防蚀处理
电桥的线路补偿
① 零点补偿 要求电桥的4个桥臂电阻值 相同是不可能的，这样就使 电桥不能满足初始平衡条件 （即U0≠0）。为了解决这 一问题，可以在一对桥臂电 阻乘积较小的任一桥臂中串 联一个可调电阻进行调节补 偿。
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2.交流电桥
由于供桥电源为交流电源，引线分布电 容（ 和 ）使得二桥臂应变片呈现复阻抗 特性。
电位器是一种常用的机电元件，广泛应 用于各种电器和电子设备中。它是一种 把机械的线位移或角位移输入量转换为 与它成一定函数关系的电阻或电压输出 的传感元件，主要用于测量压力、高度、 加速度、航面角等各种参数的测量
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2.1.1 电位器式电阻传感器的原理
1．线性电位器式传感器
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2.1.4 电位器式位移传感器
YHD型电位器式位移传感器
1—测杆；2—滑线电阻；3—电刷；4—弹簧；5— 滑快；6—导轨；7—外壳；8—无感电阻。
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2.2 应变式电阻传感器
2.2.1 应变效应和应变式电阻传感器的工作原 理 应变效应是指导体或半导体材料在受到外界 力(拉力或压力)作用时，将产生机械变形，进 而导致其电阻值的变化。 当电阻率ρ、长度 和面积s 一定时，物体的电阻与其电 阻率、长度和横截面积之间 l 的关系，可用式表示为 R s
机械应变一般在10 µε～3 000 µε之间，而应变灵 敏度k值较小，因此电阻相对变化是很小的，用一 般测量电阻的仪表是难直接测出来，必须用专门 的电路来测量这种微弱的变化。
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1.直流电桥电路
直流电桥电路的4个桥臂是由R1、R2、 R3、R4组成，其中a、c两端接直流电 压Ui，而b、d两端为输出端，其输出电 压为Uo。在测量前，取R1R3 = R2R4， 输出电压为Uo=0。
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2 .交流电桥
交流电桥平衡调节
由于分布电容的存在，交流信号的频率会影响电桥 的平衡，故在使用之前，要对电桥进行平衡调节。
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非线性电位器
对角位移式电位器来说，Uа与滑动臂的 旋转角度成正比，即
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2.1.2 电位器式电阻传感器的基 本特性及误差
电位器输出端接有负载电阻时，其特性 称为负载特性。
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2.1.2 电位器式电阻传感器的基本 特性及误差
阶梯特性及误差