【测试技术课程设计】4-2 常用传感器-变阻器.pdf

华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术 电阻式传感器：电阻式传感器：是把被测量转换为电阻变化是把被测量转换为电阻变化 按工作的原理可分为:按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式变阻器式、电阻应变式4.3 电阻式传感器4.3 电阻式传感器4.3.3 变阻器式传感器（电位计式传感器）4.3.3 变阻器式传感器（电位计式传感器）第4章 常用传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术 测量方法：通过改变电位器触头位置，实现将位移 变化转换为电阻值的变化。测量方法：通过改变电位器触头位置，实现将位移 变化转换为电阻值的变化。电阻率；电阻率；l-电阻丝长度；-电阻丝长度；A-电阻丝截面积。-电阻丝截面积。lRA 触点触点C沿变阻器移动 沿变阻器移动 x，则，则C点与点与A点之间的电阻值：点之间的电阻值：xxpACB1Rxk 1SdR dxk 1k单位长度的电阻值单位长度的电阻值若导线分布均匀，若导线分布均匀，k1 为常 数，为常 数，R 与与x 成线性关系。成线性关系。若电阻丝直径和材质不变电阻值随长度而变化若电阻丝直径和材质不变电阻值随长度而变化4.3.3 变阻器式传感器灵敏度：灵敏度：华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术左图为回转型变阻式传感器，其电阻值随电刷转角而变化。左图为回转型变阻式传感器，其电阻值随电刷转角而变化。SdR dk k 单位弧度所对应的电阻值单位弧度所对应的电阻值左图为非线性变阻式传感器，或称为函数电位器。其骨架形 状根据所要求的输出左图为非线性变阻式传感器，或称为函数电位器。其骨架形 状根据所要求的输出f(x)来决 定。来决 定。灵敏度：灵敏度：4.3.3 变阻器式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术 等效电路分析:等效电路分析:xp-变阻器总长;-变阻器总长;x-电刷移动量.-电刷移动量.Rp-总电阻;-总电阻;Rx-电刷电阻;-电刷电阻;UeRxRp-RxxxpU0 xppRxRx 0 xeppURxURxxxp4.3.3 变阻器式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术0 xpUeU0 x0epUUxx 0pexUxU 4.3.3 变阻器式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术UeRxRp-RxxxpRLU001eppLpUxRUxxRxxp 变阻器的总长度变阻器的总长度Rp 变阻器的总电阻变阻器的总电阻RL 后接电路的输入电阻后接电路的输入电阻ppxRxRx 负载效应负载效应4.3.3 变阻器式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术负载效应负载效应0 xpUe01ppeLpxRxUxRxU U0 x无负载效应无负载效应0 xeppRxURxU4.3.3 变阻器式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术 变阻器式传感器的性能参数变阻器式传感器的性能参数:1)结构、尺寸结构、尺寸;2)移动或旋转角度范围移动或旋转角度范围;3)分辨率（与导线的直径有关）分辨率（与导线的直径有关）;4)输入输出之间的函数关系输入输出之间的函数关系;5)寿命（磨损）寿命（磨损）;变阻器式传感器的分类变阻器式传感器的分类1)按测量类型按测量类型单圈电位器单圈电位器多圈电位器多圈电位器直线滑动式电位器直线滑动式电位器4.3.3 变阻器式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术2)按制作方式按制作方式线绕电位器线绕电位器导电塑料电位器导电塑料电位器普通塑料基底普通塑料基底导电材料粉导电材料粉4.3.3 变阻器式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术 优点优点:(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):(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。；(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。缺点 缺点:因为存在电刷与线圈或电阻膜之间摩擦，因 此需要较大的输入能量；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（20:因为存在电刷与线圈或电阻膜之间摩擦，因 此需要较大的输入能量；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（20m）；动态响应较差，适合于测量变化 较缓慢的量。）；动态响应较差，适合于测量变化 较缓慢的量。应用应用：常用来测量常用来测量位移位移、压力压力、加速度加速度等参量。等参量。4.3.3 变阻器式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术变阻器式传感器产品变阻器式传感器产品4.3.3 变阻器式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术比较比较重量设定重量设定原材料原材料原材料原材料案例案例1：重量的自动检测重量的自动检测 配料设备配料设备原理：弹簧原理：弹簧力力位移位移电位器电位器电阻电阻位移位移4.3.3 变阻器式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术案例案例2：煤气包储量检测煤气包储量检测煤气包煤气包钢丝钢丝原理：钢丝原理：钢丝收线圈数收线圈数电位器电位器电阻电阻4.3.3 变阻器式传感器华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院机械工程测试技术案例案例3：玩具机器人（广州中鸣数码）玩具机器人（广州中鸣数码）原理：电机原理：电机转角转角电位器电位器电阻电阻End4.3.3 变阻器式传感器