电气测试技术（第5版）课件：电位器式传感器.pptx

28December2024电位器式传感器电位器式传感器把直线位移或转角位移转换成具有一定函数关系的输出电阻或输出电压。因此可以用来测量振动、位移、速度、加速度和压力等非电参数。原理电阻变化：相应电刷位移的电压输出为：式中电位器的电阻灵敏度。式中电位器的电压灵敏度。当电阻丝直径与材质一定时，则电阻R随导线长度L而变化。

28December2024左图为典型的电位器式传感器的结构原理。它由电阻元件（包括骨架和金属电阻丝）和电刷（活动触点）两个基本部分组成。由图可见，当有机械位移时，电位器的动触点产生位移，而改变了动触点相对于电位参考点（A点）的电阻，从而实现了非电量（位移）到电量（电阻值或电压幅值）的转换。电位器式传感器有线性和非线性电位器式传感器两大类。3.1.1电位器式传感器的结构常用电位器式传感器有：直线位移型、角位移型、非线性型

28December2024图3-1电位器式传感器原理图a）直线位移式b）转角位移式1－金属电阻丝2－骨架3－电刷

28December2024电位器式传感器结构形式电位器式传感器分类滑线式半导体式骨架式分段电阻式液体触点式电位器式传感器结构如右图所示。?

28December20243.1.2线性电位器式传感器线性电位器式传感器的理想空载（负载电阻）特性曲线应具有严格的直线性关系。图3-2是线性电位器式传感器原理图。由图可见，线性电位器式传感器的骨架截面处处相等，由材料均匀的金属电阻丝按相等截距绕制成电阻元件，因此其最大电阻值为： 式中，为导线的电阻率；为导线的截面积；和分别为骨架的宽度和高度；为电位器线圈的总匝数。图3-2线性电位器式传感器原理图a）结构图b）原理图

28December2024由于电位器单位长度上电阻值处处相等，当电刷行程为时，对应的空载输出电阻和输出电压分别为： 和 式中，和分别为电位器电刷的最大行程和加于电位器两端的最大电压；和分别为线性电位器的电阻灵敏度和电压灵敏度。由于，为导线间的节距，因此和可表示为： 和 式中，为导线中的电流。

28December2024实际上绕线线性电位器的变换是一匝一匝进行的，电刷每移过一匝，输出电压（或电阻）产生一个增量（），其值为： 由此可见，绕线线性电位器传感器的输入输出特性不是线性的，而是一条阶梯特性曲线。其理想阶梯特性曲线见图3-3。由图3-3可求出绕线线性电位器传感器的电压分辨率，其定义为：在工作行程内电位器产生一个可测得出的输出电压变化量与最大输出电压之比的百分数，即： 图3-3绕线线性电位器传感器理想阶梯特性曲线

28December2024由图3-3可求出绕线线性电位器传感器的阶梯误差，其定义为理想阶梯特性曲线与理想的理论直线的最大偏差值与最大输出电压之比的百分数，即： 上面研究的是线性电位器的空载特性。实际上，由于负载电阻，当传感器带负载时的工作特性称为负载特性。由于负载效应的存在，传感器的负载特性与理想空载特性之间存在着偏差称为负载误差。负载误差与负载电阻的大小有关，负载电阻愈大，负载误差愈小，反之亦然。

28December2024例3-1带负载线性电位器传感器电路见图3-4。图中，，，，，。求负载误差。若，负载误差又是多少？解：由式（3-2）和式（3-3）可求得位移时传感器电阻和空载输出电压分别为： 由图可求得带负载时的输出电压为： 图3-4带负载电位器传感器电路图

28December2024引起的负载误差为：若负载，可求得输出电压为： 引起的负载误差为： 由此可见，欲使负载误