12周-传感器及应用-模块四(一)位移的测量

第12第课

次第—3时模四一移测电器位传器班17授日

应实人节

/节实地使设实目、了解电位器式位注事、注意电位器有物教效果学成评办作总系任签

教处签

【程入电子油门的核心是位移传感器。位移传感器的输出控制一只微型电机，电机可驱动节气门开度，即可控制油门的大小。电位计式位移传感器为电子油门控制器中的常用传感器么电位计式位移传感器的工作原理是什么？其结构特点用场所如何？这就是我们本课题的任务目标。【授课一、电位器式位移传感器的工作原理若线绕电位器的绕线的截面积均匀R变化均匀线性工作电压，U0为负载电阻RL两端的输出电压。为线绕电位器电刷移动的长度，L其总长度，对应于电刷移动量电阻值R：实操过程

输出电压为：2

二、电位器式位移传感器的输出特性1.

阶梯特性当电刷在变阻器的线圈上移动时，电位器的阻值随电刷从一圈移动到另一圈，输出电压U0连续变化，而是跳跃式地变化。电刷每移动一匝线圈使输出电压产生一次跳跃，移动，则使输出电压产生n次电压阶跃。当电刷从n1匝移至匝时刷瞬间使两相邻匝线短接每一个电压阶跃中产生一次小阶跃线绕电位器输出是阶梯特性上总是将真实输出特性理想化为阶梯状特性曲线或近似为直线。2.电压分辨率线绕电位器的电压分辨率，是在电刷行程内电位计输出电压阶梯的最大值与最大输出电压之比的百分数。对于具有理想阶梯特性的线绕电位计，其理论的电压分辨率为：由上式可以看出，线绕电位器的匝数越多，其分辨率越高。3.测量误差阶梯特性曲线围绕理论特性直线上下波动，产生的偏差称为阶梯误差。电位器的阶梯误差ej通常用理想阶梯特性曲线对理论特性曲线的最大偏差值与最大输出电压值之比的百分数表示。电位器阶梯误差为：3

第12第课

次第4—5课时模四一移测非绕电器其用班17授日

应实人节

/5/6节实地使设实目、掌握非绕线电位注事教效

果学成评办作总系任签

非线绕式的输出特性教处签

实操过程

【程入今天我们来学习非线绕式电位器，它的应用可以消除阶梯特性。【授课一、膜电位器膜式电位器通常分碳膜电位器和金属膜电位器膜电位器是在绝缘骨架表面涂一层均匀电阻液烘干聚合后形成电阻膜优点是分辨率高耐磨性好、工艺简单、低成本，但接触电阻大。金属膜电位器是在玻璃等绝缘基体上喷涂一层铂铑铂铜合金金属膜制成这种电位器温度系数小适合高温工作，但功率小较、耐磨性差、阻值小。二、导塑料电位器又称有机实心电位器。采用塑料和导电材料（石墨、金属合金粉末等）混合模压而成。特点是分辨率高、使用寿命长、旋转力矩小、功率大。缺点是接触电阻大、耐热、耐湿性能差。三、光电位器光电电位器是非接触电位器，采用光束代替电刷。光束在电阻带、光电导层上移动时光电导层受到光束激发使电阻带和集电带导通在负载电阻两端便有电压输出。光电电位器特点是阻值范围宽(500～15MΩ)无磨损寿命长分辨率高。缺点是不能输出大电流，测量电路复杂。电位器式传感器主要用来测量直线位移和角位移性元件相结合也可以测量压力、力、加速度等量。5

第12第课

次第6—8课时模四一移测差变器工原班17授日

应实人节

/节实地使设实目、能联系变压器的注事教效果学成评办作总系任签

、注意管道内有教处签

【程入在机械零件的几何形状精度检测时常常选择差动变压器式位移传感器。差动变压器式位移传感器的工作原理是什么？其结构点如何？这就是我们本课题的任务目标。【授课一、差变压器式位传感器理差动变压器式传感器是由一个可动铁芯初级线圈2和次级线圈3和4组成的变压器。次级线圈3和4反极性串联，接成差动形式。实操过程差动变压器工作在理想情况下，等效电路如下图。U1为初级线圈激励电压；M1、M2别为初级、次线圈间的互感，L1、R1初级线圈的电感和有效电阻；L21、L22、R21、R22分别为两个次级线圈的电感有交电阻。当初级线圈加上交流电压U1时，在次级线圈分别产生感应电压E22，则输出电压E2＝E21－E22。当两个次级线圈完全一致，铁芯位于中间时，输出电压为。主次绕组间的耦合会随衔铁的移动而变化当铁芯向上运动时互感M1大M2小E21>E22当铁向下运动时互感M1小M2大E21<E22。随着铁心上下移动，输出电压生变化，其大小与铁心的轴向位移成比例，其相位反映铁心的运动方向。这样输出电压就可以反映位移变化。单一线圈的感应电势E21或E22与位移成非线性动形式输出电7

压E2则与铁心的位移成线性。E2的实线表示理想的输出特性，而虚线表示实际的输出特性。由于差动变压器上下不对称心位置等因素铁心在中间位置时出不为零。E0称为零点残余电压。零点残余电压的存在使传感器的输出特性在零点附近不灵敏给测量带来误差，此值的大小是衡量差动变压器性能好坏的重要指标。8

第12第课

次第9—10课模四一移测差电性实班17授日

应实人节

/5/6节实地使设实目、了解差动电感的注事、注意差动电感输教效果学成评办作总系任签

教处签

【程入差动电感是由一只初级线圈和两只次级线圈及一个铁芯组成过铁芯的移动改变电压大小来反应位移。【授课一、实仪器差动电感、差动放大器、测微头、信号源、示波器二、实内容与步骤1．差动电感根据下图安装在传感器固定支架上。实操过程2．“信号源”“U”输出接至L1打开“直流电源”开关，调节S1US1的频率和幅度（用示波器检测），是输出信号频率为4-5）KHz，幅度为Vp-p=2V，按图接线。3.将“差动放大器”的增益调到最大（增益调节电位器顺时针选到底）。4.用示波器观测“差动放大器”的输出，旋动试验台中右侧的千分尺，用示波器观测到的波形峰-峰值Vp-p为最小这时可以上下位移假设向上移动为正位移，乡下移动为负，从Vp-p小开始旋动测微头，每隔从示波器上读出输出电