12周-傳感器及應(yīng)用-模塊四(一)位移的測(cè)量

第12第課

次第—3時(shí)模四一移測(cè)電器位傳器班17授日

應(yīng)實(shí)人節(jié)

/節(jié)實(shí)地使設(shè)實(shí)目、了解電位器式位注事、注意電位器有物教效果學(xué)成評(píng)辦作總系任簽

教處簽

【程入電子油門(mén)的核心是位移傳感器。位移傳感器的輸出控制一只微型電機(jī)，電機(jī)可驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，即可控制油門(mén)的大小。電位計(jì)式位移傳感器為電子油門(mén)控制器中的常用傳感器么電位計(jì)式位移傳感器的工作原理是什么？其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)用場(chǎng)所如何？這就是我們本課題的任務(wù)目標(biāo)?！臼谡n一、電位器式位移傳感器的工作原理若線(xiàn)繞電位器的繞線(xiàn)的截面積均勻R變化均勻線(xiàn)性工作電壓，U0為負(fù)載電阻RL兩端的輸出電壓。為線(xiàn)繞電位器電刷移動(dòng)的長(zhǎng)度，L其總長(zhǎng)度，對(duì)應(yīng)于電刷移動(dòng)量電阻值R：實(shí)操過(guò)程

輸出電壓為：2

二、電位器式位移傳感器的輸出特性1.

階梯特性當(dāng)電刷在變阻器的線(xiàn)圈上移動(dòng)時(shí)，電位器的阻值隨電刷從一圈移動(dòng)到另一圈，輸出電壓U0連續(xù)變化，而是跳躍式地變化。電刷每移動(dòng)一匝線(xiàn)圈使輸出電壓產(chǎn)生一次跳躍，移動(dòng)，則使輸出電壓產(chǎn)生n次電壓階躍。當(dāng)電刷從n1匝移至匝時(shí)刷瞬間使兩相鄰匝線(xiàn)短接每一個(gè)電壓階躍中產(chǎn)生一次小階躍線(xiàn)繞電位器輸出是階梯特性上總是將真實(shí)輸出特性理想化為階梯狀特性曲線(xiàn)或近似為直線(xiàn)。2.電壓分辨率線(xiàn)繞電位器的電壓分辨率，是在電刷行程內(nèi)電位計(jì)輸出電壓階梯的最大值與最大輸出電壓之比的百分?jǐn)?shù)。對(duì)于具有理想階梯特性的線(xiàn)繞電位計(jì)，其理論的電壓分辨率為：由上式可以看出，線(xiàn)繞電位器的匝數(shù)越多，其分辨率越高。3.測(cè)量誤差階梯特性曲線(xiàn)圍繞理論特性直線(xiàn)上下波動(dòng)，產(chǎn)生的偏差稱(chēng)為階梯誤差。電位器的階梯誤差ej通常用理想階梯特性曲線(xiàn)對(duì)理論特性曲線(xiàn)的最大偏差值與最大輸出電壓值之比的百分?jǐn)?shù)表示。電位器階梯誤差為：3

第12第課

次第4—5課時(shí)模四一移測(cè)非繞電器其用班17授日

應(yīng)實(shí)人節(jié)

/5/6節(jié)實(shí)地使設(shè)實(shí)目、掌握非繞線(xiàn)電位注事教效

果學(xué)成評(píng)辦作總系任簽

非線(xiàn)繞式的輸出特性教處簽

實(shí)操過(guò)程

【程入今天我們來(lái)學(xué)習(xí)非線(xiàn)繞式電位器，它的應(yīng)用可以消除階梯特性?！臼谡n一、膜電位器膜式電位器通常分碳膜電位器和金屬膜電位器膜電位器是在絕緣骨架表面涂一層均勻電阻液烘干聚合后形成電阻膜優(yōu)點(diǎn)是分辨率高耐磨性好、工藝簡(jiǎn)單、低成本，但接觸電阻大。金屬膜電位器是在玻璃等絕緣基體上噴涂一層鉑銠鉑銅合金金屬膜制成這種電位器溫度系數(shù)小適合高溫工作，但功率小較、耐磨性差、阻值小。二、導(dǎo)塑料電位器又稱(chēng)有機(jī)實(shí)心電位器。采用塑料和導(dǎo)電材料（石墨、金屬合金粉末等）混合模壓而成。特點(diǎn)是分辨率高、使用壽命長(zhǎng)、旋轉(zhuǎn)力矩小、功率大。缺點(diǎn)是接觸電阻大、耐熱、耐濕性能差。三、光電位器光電電位器是非接觸電位器，采用光束代替電刷。光束在電阻帶、光電導(dǎo)層上移動(dòng)時(shí)光電導(dǎo)層受到光束激發(fā)使電阻帶和集電帶導(dǎo)通在負(fù)載電阻兩端便有電壓輸出。光電電位器特點(diǎn)是阻值范圍寬(500～15MΩ)無(wú)磨損壽命長(zhǎng)分辨率高。缺點(diǎn)是不能輸出大電流，測(cè)量電路復(fù)雜。電位器式傳感器主要用來(lái)測(cè)量直線(xiàn)位移和角位移性元件相結(jié)合也可以測(cè)量壓力、力、加速度等量。5

第12第課

次第6—8課時(shí)模四一移測(cè)差變器工原班17授日

應(yīng)實(shí)人節(jié)

/節(jié)實(shí)地使設(shè)實(shí)目、能聯(lián)系變壓器的注事教效果學(xué)成評(píng)辦作總系任簽

、注意管道內(nèi)有教處簽

【程入在機(jī)械零件的幾何形狀精度檢測(cè)時(shí)常常選擇差動(dòng)變壓器式位移傳感器。差動(dòng)變壓器式位移傳感器的工作原理是什么？其結(jié)構(gòu)點(diǎn)如何？這就是我們本課題的任務(wù)目標(biāo)。【授課一、差變壓器式位傳感器理差動(dòng)變壓器式傳感器是由一個(gè)可動(dòng)鐵芯初級(jí)線(xiàn)圈2和次級(jí)線(xiàn)圈3和4組成的變壓器。次級(jí)線(xiàn)圈3和4反極性串聯(lián)，接成差動(dòng)形式。實(shí)操過(guò)程差動(dòng)變壓器工作在理想情況下，等效電路如下圖。U1為初級(jí)線(xiàn)圈激勵(lì)電壓；M1、M2別為初級(jí)、次線(xiàn)圈間的互感，L1、R1初級(jí)線(xiàn)圈的電感和有效電阻；L21、L22、R21、R22分別為兩個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈的電感有交電阻。當(dāng)初級(jí)線(xiàn)圈加上交流電壓U1時(shí)，在次級(jí)線(xiàn)圈分別產(chǎn)生感應(yīng)電壓E22，則輸出電壓E2＝E21－E22。當(dāng)兩個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈完全一致，鐵芯位于中間時(shí)，輸出電壓為。主次繞組間的耦合會(huì)隨銜鐵的移動(dòng)而變化當(dāng)鐵芯向上運(yùn)動(dòng)時(shí)互感M1大M2小E21>E22當(dāng)鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)互感M1小M2大E21<E22。隨著鐵心上下移動(dòng)，輸出電壓生變化，其大小與鐵心的軸向位移成比例，其相位反映鐵心的運(yùn)動(dòng)方向。這樣輸出電壓就可以反映位移變化。單一線(xiàn)圈的感應(yīng)電勢(shì)E21或E22與位移成非線(xiàn)性動(dòng)形式輸出電7

壓E2則與鐵心的位移成線(xiàn)性。E2的實(shí)線(xiàn)表示理想的輸出特性，而虛線(xiàn)表示實(shí)際的輸出特性。由于差動(dòng)變壓器上下不對(duì)稱(chēng)心位置等因素鐵心在中間位置時(shí)出不為零。E0稱(chēng)為零點(diǎn)殘余電壓。零點(diǎn)殘余電壓的存在使傳感器的輸出特性在零點(diǎn)附近不靈敏給測(cè)量帶來(lái)誤差，此值的大小是衡量差動(dòng)變壓器性能好壞的重要指標(biāo)。8

第12第課

次第9—10課模四一移測(cè)差電性實(shí)班17授日

應(yīng)實(shí)人節(jié)

/5/6節(jié)實(shí)地使設(shè)實(shí)目、了解差動(dòng)電感的注事、注意差動(dòng)電感輸教效果學(xué)成評(píng)辦作總系任簽

教處簽

【程入差動(dòng)電感是由一只初級(jí)線(xiàn)圈和兩只次級(jí)線(xiàn)圈及一個(gè)鐵芯組成過(guò)鐵芯的移動(dòng)改變電壓大小來(lái)反應(yīng)位移?！臼谡n一、實(shí)儀器差動(dòng)電感、差動(dòng)放大器、測(cè)微頭、信號(hào)源、示波器二、實(shí)內(nèi)容與步驟1．差動(dòng)電感根據(jù)下圖安裝在傳感器固定支架上。實(shí)操過(guò)程2．“信號(hào)源”“U”輸出接至L1打開(kāi)“直流電源”開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)S1US1的頻率和幅度（用示波器檢測(cè)），是輸出信號(hào)頻率為4-5）KHz，幅度為Vp-p=2V，按圖接線(xiàn)。3.將“差動(dòng)放大器”的增益調(diào)到最大（增益調(diào)節(jié)電位器順時(shí)針選到底）。4.用示波器觀測(cè)“差動(dòng)放大器”的輸出，旋動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)中右側(cè)的千分尺，用示波器觀測(cè)到的波形峰-峰值Vp-p為最小這時(shí)可以上下位移假設(shè)向上移動(dòng)為正位移，鄉(xiāng)下移動(dòng)為負(fù)，從Vp-p小開(kāi)始旋動(dòng)測(cè)微頭，每隔從示波器上讀出輸出電