第2-1篇电位器式电阻传感器.ppt

2.1 电位器式传感器—特点 * 1.电位器式传感器的优点: (1)结构简单、尺寸小、重量轻、价格低廉且性能稳定； (2)受环境因素(如温度、湿度、电磁场干扰等)影响小； (3)可以实现输出—输入间任意函数关系； (4)输出信号大，一般不需放大。 2.电位器式传感器的缺点: （1）因为存在电刷与线圈或电阻膜之间摩擦，故需要较大的输入能量； （2）由于磨损不仅影响使用寿命和降低可靠性，而且会降低测量精度，分辨力较低； （3）动态响应较差，适合于测量变化较缓慢的量。 2.1 电位器式传感器—应用 * 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。 被测位移使测量轴沿导轨轴向移动时，带动电刷在滑线电阻上产生相同的位移，从而改变电位器的输出电阻。精密电阻与电位器电阻是电桥的两个桥臂，构成电桥测量电路 2.1 电位器式传感器—应用 * 2、电位器式压力传感器 * * 2、电位器式压力传感器 2.1 电位器式传感器—应用 * * 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，输出与被测压力成正比的电压信号 2.1 电位器式传感器—应用 * * 2、电位器式压力传感器 2.1 电位器式传感器—应用 图2.16 电位器式压力传感器 流体压力作用膜盒硬中心 推动连杆上移 曲柄带动电刷在电位器绕组上滑动 输出一个与被测压力成比例的电压信号 2.1 电位器式传感器—应用 * 航空飞行高度传感器 * * 3、电位器式加速度传感器 惯 性 质量块 2.1 电位器式传感器—应用 惯性质量块在被测 加速度的作用下 使片状弹簧产生正比于加速度的位移 电刷在电位器上滑动 输出一与加速度成比例的电压信号 电位器 电位器式液位传感器设计 要求设计一只电位器式液位传感器，液面上限比下限高100mm，当达到液位上限时，一只继电器吸合，发出电流控制信号，而在其余液面高度均要有电压输出。继电器的线圈电阻为1250Ω，吸合电流5mA，若要求该液位传感器的非线性误差δmax<0.8%，输出电压灵敏度Usc/l＞60mv/mm，试求该电位器的总电阻Rmax，总长度L和电源激励电压Usr。 解：要利用已知的非线性误差、电压灵敏度设计电位器总长度及选择符合条件的电压。 电位器式传感器接入负载后存在非线性误差，负载误差推导过程如下： 则负载时输出电压为： 空载输出电压为： U0=XUmax 非线性误差为： 当X=1/2时,负载非线性误差最大： ∴m=0.032; 又 RL=1250Ω; ∴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 1、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？ 解：接入负载时： 负载特性偏离理想空载特性的偏差称为电位器的负载误差。对于线性电位器负载误差即是非线性误差。 未接入负载时，电位器的输出电压为： 接入负载后的负载误差为： 由上式知，无论m为何值时，X为0或1时（即起始或最终位置），误差为零，在X=1/2时，负载误差最大。若要减少误差，一般可限制电位器工作区间；或将电位器的空载特性设计成某种上凸的曲线，即设计出非线性电位器也可减小非线性误差，使非线性电位器的空载特性与线性电位器的负载特性的误差抵消。 * 本章作业： 第2章 应变式传感器 单击此处编辑母版标题样式 休 息 一 下 * 可变电阻器 * 第2章 电阻式传感器 * 2.1 电位器式电阻传感器 位移信号 电信号 转换元件 2.1 电位器式传感器—工作原理 常见的有电视机、复读机、收音机音量调节器。 * 位移 电位器 电位器 （线位移或角位移） 2.1 电位器式传感器—分类 * 按结构形式不同： 薄膜电位器 薄膜电位器通常有两种：一种是碳膜电位器，另一种是金属膜电位器。 碳膜电位器是在绝缘骨架表面喷涂一层均匀的电阻液，经烘干聚合制成电阻。电阻液由石墨、碳膜、树脂材料配合而成。 金属膜电位器是在绝缘基体上用高温蒸镀或电镀方法，涂上一层金属膜而制成。金属膜为合金锗铑、铂铜、铂铑锰等。 导电塑料电位器 由塑料粉和导电材