12周-傳感器及應(yīng)用-模塊四(一)位移的測量

第12第課

次第—3時模四一移測電器位傳器班17授日

應(yīng)實人節(jié)

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

教處簽

【程入電子油門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)動節(jié)氣門開度，即可控制油門的大小。電位計式位移傳感器為電子油門控制器中的常用傳感器么電位計式位移傳感器的工作原理是什么？其結(jié)構(gòu)特點用場所如何？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繞電位器的繞線的截面積均勻R變化均勻線性工作電壓，U0為負(fù)載電阻RL兩端的輸出電壓。為線繞電位器電刷移動的長度，L其總長度，對應(yīng)于電刷移動量電阻值R：實操過程

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)電刷在變阻器的線圈上移動時，電位器的阻值隨電刷從一圈移動到另一圈，輸出電壓U0連續(xù)變化，而是跳躍式地變化。電刷每移動一匝線圈使輸出電壓產(chǎn)生一次跳躍，移動，則使輸出電壓產(chǎn)生n次電壓階躍。當(dāng)電刷從n1匝移至匝時刷瞬間使兩相鄰匝線短接每一個電壓階躍中產(chǎn)生一次小階躍線繞電位器輸出是階梯特性上總是將真實輸出特性理想化為階梯狀特性曲線或近似為直線。2.電壓分辨率線繞電位器的電壓分辨率，是在電刷行程內(nèi)電位計輸出電壓階梯的最大值與最大輸出電壓之比的百分?jǐn)?shù)。對于具有理想階梯特性的線繞電位計，其理論的電壓分辨率為：由上式可以看出，線繞電位器的匝數(shù)越多，其分辨率越高。3.測量誤差階梯特性曲線圍繞理論特性直線上下波動，產(chǎn)生的偏差稱為階梯誤差。電位器的階梯誤差ej通常用理想階梯特性曲線對理論特性曲線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課時模四一移測非繞電器其用班17授日

應(yīng)實人節(jié)

/5/6節(jié)實地使設(shè)實目、掌握非繞線電位注事教效

果學(xué)成評辦作總系任簽

非線繞式的輸出特性教處簽

實操過程

【程入今天我們來學(xué)習(xí)非線繞式電位器，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)點是分辨率高耐磨性好、工藝簡單、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)塑料電位器又稱有機(jī)實心電位器。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。特點是分辨率高、使用壽命長、旋轉(zhuǎn)力矩小、功率大。缺點是接觸電阻大、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)層上移動時光電導(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。光電電位器特點是阻值范圍寬(500～15MΩ)無磨損壽命長分辨率高。缺點是不能輸出大電流，測量電路復(fù)雜。電位器式傳感器主要用來測量直線位移和角位移性元件相結(jié)合也可以測量壓力、力、加速度等量。5

第12第課

次第6—8課時模四一移測差變器工原班17授日

應(yīng)實人節(jié)

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

、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時常常選擇差動變壓器式位移傳感器。差動變壓器式位移傳感器的工作原理是什么？其結(jié)構(gòu)點如何？這就是我們本課題的任務(wù)目標(biāo)?！臼谡n一、差變壓器式位傳感器理差動變壓器式傳感器是由一個可動鐵芯初級線圈2和次級線圈3和4組成的變壓器。次級線圈3和4反極性串聯(lián)，接成差動形式。實操過程差動變壓器工作在理想情況下，等效電路如下圖。U1為初級線圈激勵電壓；M1、M2別為初級、次線圈間的互感，L1、R1初級線圈的電感和有效電阻；L21、L22、R21、R22分別為兩個次級線圈的電感有交電阻。當(dāng)初級線圈加上交流電壓U1時，在次級線圈分別產(chǎn)生感應(yīng)電壓E22，則輸出電壓E2＝E21－E22。當(dāng)兩個次級線圈完全一致，鐵芯位于中間時，輸出電壓為。主次繞組間的耦合會隨銜鐵的移動而變化當(dāng)鐵芯向上運動時互感M1大M2小E21>E22當(dāng)鐵向下運動時互感M1小M2大E21<E22。隨著鐵心上下移動，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動方向。這樣輸出電壓就可以反映位移變化。單一線圈的感應(yīng)電勢E21或E22與位移成非線性動形式輸出電7

壓E2則與鐵心的位移成線性。E2的實線表示理想的輸出特性，而虛線表示實際的輸出特性。由于差動變壓器上下不對稱心位置等因素鐵心在中間位置時出不為零。E0稱為零點殘余電壓。零點殘余電壓的存在使傳感器的輸出特性在零點附近不靈敏給測量帶來誤差，此值的大小是衡量差動變壓器性能好壞的重要指標(biāo)。8

第12第課

次第9—10課模四一移測差電性實班17授日

應(yīng)實人節(jié)

/5/6節(jié)實地使設(shè)實目、了解差動電感的注事、注意差動電感輸教效果學(xué)成評辦作總系任簽

教處簽

【程入差動電感是由一只初級線圈和兩只次級線圈及一個鐵芯組成過鐵芯的移動改變電壓大小來反應(yīng)位移?！臼谡n一、實儀器差動電感、差動放大器、測微頭、信號源、示波器二、實內(nèi)容與步驟1．差動電感根據(jù)下圖安裝在傳感器固定支架上。實操過程2．“信號源”“U”輸出接至L1打開“直流電源”開關(guān)，調(diào)節(jié)S1US1的頻率和幅度（用示波器檢測），是輸出信號頻率為4-5）KHz，幅度為Vp-p=2V，按圖接線。3.將“差動放大器”的增益調(diào)到最大（增益調(diào)節(jié)電位器順時針選到底）。4.用示波器觀測“差動放大器”的輸出，旋動試驗臺中右側(cè)的千分尺，用示波器觀測到的波形峰-峰值Vp-p為最小這時可以上下位移假設(shè)向上移動為正位移，鄉(xiāng)下移動為負(fù)，從Vp-p小開始旋動測微頭，每隔從示波器上讀出輸出電