第4章 位移、物位传感器.ppt

第4章位移、物位传感器
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了解位移的概念及种类
熟悉常用位移传感器的工作原理
学****目的
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电位器式位移传感器
光栅位移传感器
磁栅位移传感器
接近传感器
液位传感器
电容式物位传感器
流量传感器
本章小结
复****思考题
主要内容
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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。
按照位移的特征
位移传感器分类
线位移——机构沿着某一条直线移动的距离
角位移——机构沿着某一定点转动的角度
根据传感器的工作原理
电阻式位移传感器
电容式位移传感器
电感式位移传感器
光电式位移传感器、光栅以及磁栅
感应同步器、激光位移传感器
根据输出信号
模拟式
数字式
根据传感器原理和使用方法
接触式
非接触式
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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±1m), 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。
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电位器式位移传感器
. 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。
图4-1 电位器结构
分压器两边电阻的比值为
若以恒定电流I从电阻体的a端流入,并将电阻体的b端接地,则变阻器和分压器的输出
电阻体b 端接地,则分压器输出电压
若在分压器的两端施加电压
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
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。
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
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。
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电位器的类型、结构与材料
电位器式传感器
按结构形式
图4-2 电位器结构形式
直线位移型
角位移型
按工艺特点
线绕式
非线绕式
按制作材料
绕线式电位器
合成膜电位器
金属膜电位器
导电塑料电位器
导电玻璃釉电位器
光电式电位器
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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。
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