位移传感器资料
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集成温度传感器的工作原理—利用晶体管PN结的电流和电压 特性与温度的关系制成的
辐射式温度传感器的工作原理—利用物体的辐射能随温度变 化的原理制成的
第4章 位移、物位传感器
2
主要内容
4.1 电位器式位移传感器 4.2 光栅位移传感器 4.3 磁栅位移传感器 4.4 接近传感器 4.5 液位传感器 4.6 电容式物位传感器 4.7 流量传感器
在其他物理量如力、压力、应变、液位等能转换成位移的任 何场合中也广泛作为测量和控制反馈传感器用。 电容式传感器、电感式传感器和电阻应变式传感器前面章节 已经详细讲解，本章主要介绍电位器式位移传感器、光栅位 移传感器、磁栅位移传感器、液位位移传感器。
第4章 位移、物位传感器
9
4.1 电位器式位移传感器
第4章 位移、物位传感器
7
概述
线位移——机构沿着某一条直线移动的距离 按照位移的特征 角位移——机构沿着某一定点转动的角度
位
电阻式位移传感器
移
电容式位移传感器
传 根据传感器的工作原理 电感式位移传感器
感
光电式位移传感器、光栅以及磁栅
器
感应同步器、激光位移传感器
分
模拟式
类 根据输出信号
数字式
接触式
根据传感器原理和使用方法
第4章 位移、物位传感器
10
4.1 电位器式位移传感器
当电刷沿电阻体的接触表面从b端移向a时，在电刷两边的电阻体阻值
随之发生变化。设电阻体全长为L，总电阻为R，则当电刷移动距离为x时， 变阻器的电阻值为
R Rx L x
分压器两边电阻的比值为 Ra L x
Baidu Nhomakorabea
Rb
x
若以恒定电流I从电阻体的a端流入，
第4章 位移、物位传感器
4
学习要点
位移的概念及种类 电位器式位移传感器的工作原理 光栅位移传感器的工作原理及应用 磁栅的概念、测量位移的工作原理及应用 电容式、电感式接近传感器的工作原理
第4章 位移、物位传感器
6
概述
在自动检测系统中，位移的测量是一种最基本 的测量工作，它的特性是测量空间距离的大小， 如距离、位置、尺寸、角度等。
直线位移型
按结构形式 角位移型
电
位 器 式 传
按工艺特点
线绕式 非线绕式
感 器
绕线式电位器
合成膜电位器
金属膜电位器 按制作材料 导电塑料电位器
导电玻璃釉电位器
光电式电位器
图4-2 电位器结构形式
第4章 位移、物位传感器
13
1. 电阻丝 电阻丝的材料应是电阻率大、电阻温度系数小、柔软，但强 度高，抗蚀性好、抗拉强度高、容易焊接，且熔点高。常用 的材料为：铜镍合金、铜锰合金、铂铬合金及镍铬丝等。
并将电阻体的b端接地，则变阻器和
分压器的输出:
R Ux I L x
若在分压器的两端施加电压 U
电阻体b端接地，则分压器输出电压:
第4章 位移、物位传感器
Ux
U L
x
图4-1 电位器结构
11
4.1 电位器式位移传感器
由上可见，电位器的输出信号均与电刷的位移量成比例， 实现了位移与输出电信号的对应转换关系。因此，这类
第4章 位移、物位传感器
1
热电偶温度传感器的工作原理——热电效应 热电势的组成：单一导体的温差电势、两种导体的接触电势 热电偶的基本定律：中间导体、中间温度、参考电极 热电偶测量电路：温差电路、温度之和电路、平均温度等 热电偶冷端温度补偿方法：冰浴法、冷端恒温法、补偿导线
法、电桥自动补偿法
非接触式
第4章 位移、物位传感器
8
电容式位移传感器、差动电感式位移传感器和电阻应变式位移 传感器，一般用于小位移的测量(几微米～几毫米)，差动变压器 式位移传感器用于中等位移的测量(几毫米～100毫米左右)。 电阻电位器式位移传感器适用于较大范围位移的测量，但精度 不高；感应同步器、光栅、磁栅、激光位移传感器用于精密检测 系统位移的测量，测量精度高(可达±1m)， 量程也可大到几米 位移传感器不仅用于直接测量角位移和线位移的场合，而且
温标 ——量度物体温度数值的标尺
温标的表示方法 —— 华氏温标、摄氏温标、热力学温标
温度的测量方法
接触式 非接触式测温
膨胀式温度计的工作原理 —— 物体受热体积膨胀
电阻式温度传感器的工作原理 —— 导体或半导体材料的电阻值随 温度变化而变化
热敏电阻的种类
正温度系数（PTC）热敏电阻 负温度系数（NTC）热敏电阻 临界温度系数（CTR）热敏电阻
2. 骨架与基体 骨架与基体应形状稳定，表面绝缘电阻高，并有较好的散热 能力。常用的材料有陶瓷、酚醛树脂、工程塑料以及经过绝 缘处理的铝合金等。
电位器由电阻体 包括电阻丝（或 电阻薄膜）、骨 架和电刷组成
第4章 位移、物位传感器
图4-3 常见电刷结构
14
3. 电刷 电刷是电位器中关键零件之一，一般用贵金属材料或金属薄片制 成。金属丝直径约0.1～0.2mm，电刷头部应弯成弧形，以防接触 面过大而磨损，如图4-3所示为常见电刷结构。电刷要有一定的弹 性，以保证与电阻体可靠接触，另外抗蚀性好、抗拉强度高、容 易焊接，且熔点高。
电位器由电阻 体包括电阻丝 （或电阻薄 膜）、骨架和
电刷组成
图4-3 常见电刷结构
第4章 位移、物位传感器
15
4.1.3 电位器的主要技术指标
最大阻值和最小阻值——指电位器阻值变化 能达到的最大值和最小值。
电阻值变化规律——指电位器阻值变化的规 律，例如对数式、指数式、直线式等。
线性电位器的线性度——指阻值直线式变化 的电位器的非线性误差。
4.1.1 电位器的基本概念
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 移转换为与其有一定函数关系的电阻值的变化，从而引起电路中输 出电压的变化。
电位器由电阻体和电刷（也称可动触点）两部分组成，可作为变阻 器使用，如图4-1a所示。也可作为分压器使用，如图4-1b所示。
图4-1 电位器结构
滑动噪声——电刷移动时，滑动接触点打火 产生的噪声电压大小。
第4章 位移、物位传感器
传感器可用于测量机械位移量，或可测量已转换成位移 量的其它物理量（如压力、振动加速度等）。 这种类型传感器特点是：结构简单、价格低廉，输出信 号大，一般不需放大，但是，它的分辨率不高，精度也 不高，所以不适于精度要求较高的场合。另外，动态响 应较差，不适于动态快速测量。
第4章 位移、物位传感器
12
4.1.2 电位器的类型、结构与材料
辐射式温度传感器的工作原理—利用物体的辐射能随温度变 化的原理制成的
第4章 位移、物位传感器
2
主要内容
4.1 电位器式位移传感器 4.2 光栅位移传感器 4.3 磁栅位移传感器 4.4 接近传感器 4.5 液位传感器 4.6 电容式物位传感器 4.7 流量传感器
在其他物理量如力、压力、应变、液位等能转换成位移的任 何场合中也广泛作为测量和控制反馈传感器用。 电容式传感器、电感式传感器和电阻应变式传感器前面章节 已经详细讲解，本章主要介绍电位器式位移传感器、光栅位 移传感器、磁栅位移传感器、液位位移传感器。
第4章 位移、物位传感器
9
4.1 电位器式位移传感器
第4章 位移、物位传感器
7
概述
线位移——机构沿着某一条直线移动的距离 按照位移的特征 角位移——机构沿着某一定点转动的角度
位
电阻式位移传感器
移
电容式位移传感器
传 根据传感器的工作原理 电感式位移传感器
感
光电式位移传感器、光栅以及磁栅
器
感应同步器、激光位移传感器
分
模拟式
类 根据输出信号
数字式
接触式
根据传感器原理和使用方法
第4章 位移、物位传感器
10
4.1 电位器式位移传感器
当电刷沿电阻体的接触表面从b端移向a时，在电刷两边的电阻体阻值
随之发生变化。设电阻体全长为L，总电阻为R，则当电刷移动距离为x时， 变阻器的电阻值为
R Rx L x
分压器两边电阻的比值为 Ra L x
Baidu Nhomakorabea
Rb
x
若以恒定电流I从电阻体的a端流入，
第4章 位移、物位传感器
4
学习要点
位移的概念及种类 电位器式位移传感器的工作原理 光栅位移传感器的工作原理及应用 磁栅的概念、测量位移的工作原理及应用 电容式、电感式接近传感器的工作原理
第4章 位移、物位传感器
6
概述
在自动检测系统中，位移的测量是一种最基本 的测量工作，它的特性是测量空间距离的大小， 如距离、位置、尺寸、角度等。
直线位移型
按结构形式 角位移型
电
位 器 式 传
按工艺特点
线绕式 非线绕式
感 器
绕线式电位器
合成膜电位器
金属膜电位器 按制作材料 导电塑料电位器
导电玻璃釉电位器
光电式电位器
图4-2 电位器结构形式
第4章 位移、物位传感器
13
1. 电阻丝 电阻丝的材料应是电阻率大、电阻温度系数小、柔软，但强 度高，抗蚀性好、抗拉强度高、容易焊接，且熔点高。常用 的材料为：铜镍合金、铜锰合金、铂铬合金及镍铬丝等。
并将电阻体的b端接地，则变阻器和
分压器的输出:
R Ux I L x
若在分压器的两端施加电压 U
电阻体b端接地，则分压器输出电压:
第4章 位移、物位传感器
Ux
U L
x
图4-1 电位器结构
11
4.1 电位器式位移传感器
由上可见，电位器的输出信号均与电刷的位移量成比例， 实现了位移与输出电信号的对应转换关系。因此，这类
第4章 位移、物位传感器
1
热电偶温度传感器的工作原理——热电效应 热电势的组成：单一导体的温差电势、两种导体的接触电势 热电偶的基本定律：中间导体、中间温度、参考电极 热电偶测量电路：温差电路、温度之和电路、平均温度等 热电偶冷端温度补偿方法：冰浴法、冷端恒温法、补偿导线
法、电桥自动补偿法
非接触式
第4章 位移、物位传感器
8
电容式位移传感器、差动电感式位移传感器和电阻应变式位移 传感器，一般用于小位移的测量(几微米～几毫米)，差动变压器 式位移传感器用于中等位移的测量(几毫米～100毫米左右)。 电阻电位器式位移传感器适用于较大范围位移的测量，但精度 不高；感应同步器、光栅、磁栅、激光位移传感器用于精密检测 系统位移的测量，测量精度高(可达±1m)， 量程也可大到几米 位移传感器不仅用于直接测量角位移和线位移的场合，而且
温标 ——量度物体温度数值的标尺
温标的表示方法 —— 华氏温标、摄氏温标、热力学温标
温度的测量方法
接触式 非接触式测温
膨胀式温度计的工作原理 —— 物体受热体积膨胀
电阻式温度传感器的工作原理 —— 导体或半导体材料的电阻值随 温度变化而变化
热敏电阻的种类
正温度系数（PTC）热敏电阻 负温度系数（NTC）热敏电阻 临界温度系数（CTR）热敏电阻
2. 骨架与基体 骨架与基体应形状稳定，表面绝缘电阻高，并有较好的散热 能力。常用的材料有陶瓷、酚醛树脂、工程塑料以及经过绝 缘处理的铝合金等。
电位器由电阻体 包括电阻丝（或 电阻薄膜）、骨 架和电刷组成
第4章 位移、物位传感器
图4-3 常见电刷结构
14
3. 电刷 电刷是电位器中关键零件之一，一般用贵金属材料或金属薄片制 成。金属丝直径约0.1～0.2mm，电刷头部应弯成弧形，以防接触 面过大而磨损，如图4-3所示为常见电刷结构。电刷要有一定的弹 性，以保证与电阻体可靠接触，另外抗蚀性好、抗拉强度高、容 易焊接，且熔点高。
电位器由电阻 体包括电阻丝 （或电阻薄 膜）、骨架和
电刷组成
图4-3 常见电刷结构
第4章 位移、物位传感器
15
4.1.3 电位器的主要技术指标
最大阻值和最小阻值——指电位器阻值变化 能达到的最大值和最小值。
电阻值变化规律——指电位器阻值变化的规 律，例如对数式、指数式、直线式等。
线性电位器的线性度——指阻值直线式变化 的电位器的非线性误差。
4.1.1 电位器的基本概念
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 移转换为与其有一定函数关系的电阻值的变化，从而引起电路中输 出电压的变化。
电位器由电阻体和电刷（也称可动触点）两部分组成，可作为变阻 器使用，如图4-1a所示。也可作为分压器使用，如图4-1b所示。
图4-1 电位器结构
滑动噪声——电刷移动时，滑动接触点打火 产生的噪声电压大小。
第4章 位移、物位传感器
传感器可用于测量机械位移量，或可测量已转换成位移 量的其它物理量（如压力、振动加速度等）。 这种类型传感器特点是：结构简单、价格低廉，输出信 号大，一般不需放大，但是，它的分辨率不高，精度也 不高，所以不适于精度要求较高的场合。另外，动态响 应较差，不适于动态快速测量。
第4章 位移、物位传感器
12
4.1.2 电位器的类型、结构与材料