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第9章电位器式传感器
第9章电位器式传感器
9.1线性电位器
9.2非线性电位器
9.3负载特性与负载误差
9.4电位器式传感器
第9章电位器式传感器
9.1线性电位器
9.1.1空载特性
线性电位器的理想空载特性曲线应具有严格的线
性关系。图9.1所示为电位器式位移传感器原理图。如
果把它作为变阻器使用,假定全长xmax的电位器其总
电阻Rmax,电阻沿长度的分布是均匀的,那么当滑臂
由A向B移动x后,A点到电刷间的阻值
(9.1)
第9章电位器式传感器
图9.1电位器式位移传感器原理图
第9章电位器式传感器
假设把它作为分压器使用,且假定加在电位器A、B
之间的电压为Umax,那么输出电压为
(9.2)
图9.2所示为电位器式角度传感器。作变阻器使用,
那么电阻与角度的关系为
(9.3)
作为分压器使用,那么有
(9.4)
第9章电位器式传感器
图9.2电位器式角度传感器原理图
第9章电位器式传感器
线性线绕电位器理想的输出、输入关系遵循上述
四个公式。因此对如图9.3所示的位移传感器来说,因为
其灵敏度应为
(9.6)
第9章电位器式传感器
图9.3线性线绕电位器示意图
第9章电位器式传感器
图9.3线性线绕电位器示意图
第9章电位器式传感器
式中,SR、SU分别为电阻灵敏度、电压灵敏度;ρ为
导线电阻率;A为导线横截面积;n为线绕电位器绕线总
匝数。
由(9.5)、(9.6)式可以看出,线性线绕电位器的电阻
灵敏度和电压灵敏度除与电阻率ρ有关外,还与骨架尺寸
h和b、导线横截面积A(导线直径d〕、绕线节距t等结
构参数有关;电压灵敏度还与通过电位器的电流I的大小
有关。
第9章电位器式传感器
9.1.2阶梯特性、阶梯误差和分辨率
图9.4所示为绕n匝电阻丝的线性电位器的局部剖面和
阶梯特性曲线图。电刷在电位器的线圈上移动时,线圈一
圈一圈的变化,因此,电位器阻值随电刷移动不是连续地改
变,导线与一匝接触的过程中,虽有微小位移,但电阻值并无
变化,因而输出电压也不改变,在输出特性曲线上对应地出
现平直段;当电刷离开这一匝而与下一匝接触时,电阻突然
增加一匝阻值,因此特性曲线相应出现阶跃段。这样,电刷
每移过一匝,输出电压便阶跃一次,共产生n个电压阶梯,其
阶跃值亦即名义分辨率为
(9.7)
第9章电位器式传感器
图9.4局部剖面和阶梯特性
第9章电位器式传感器
实际上,当电刷从j匝移到(j+1)匝的过程中,必
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