关于电位器式传感器第1页，共28页，星期日，2025年，2月5日*电阻式传感器电阻式传感器的种类繁多，应用广泛，其基本原理是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路而最后显示被测量值的变化。电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、测加速度、测扭矩、测温度等测试系统。目前已成为生产过程检测以及实现生产自动化不可缺少的手段之一。第2页，共28页，星期日，2025年，2月5日*电阻式传感器分类1电位器式传感器2应变片式传感器第3页，共28页，星期日，2025年，2月5日*3.4电位器式传感器电位器是一种常用的机电元件，广泛应用于各种电器和电子设备中。它主要是一种把机械的线位移或角位移输入量转换为与它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件来使用。它们主要用于测量压力、高度、加速度、航面角等各种参数。电位器式传感器具有一系列优点，如结构简单、尺寸小、重量轻、精度高、输出信号大、性能稳定并容易实现任意函数。其缺点是要求输入能量大，电刷与电阻元件之间容易磨损。电位器的种类很多，按其结构形式不同，可分为线绕式、薄膜式、光电式等；按特性不同，可分为线性电位器和非线性电位器。目前常用的以单圈线绕电位器居多。第4页，共28页，星期日，2025年，2月5日*一、线性电位器的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3-36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,假定全长为xmax的电位器其总电阻为Rmax,电阻沿长度的分布是均匀的,则当滑臂由A向B移动x后,A点到电刷间的阻值为(3-27)2.1.1线性电位器第5页，共28页，星期日，2025年，2月5日*图3-36电位器式位移传感器原理图第6页，共28页，星期日，2025年，2月5日*若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,则输出电压为(3-28)图3-37所示为电位器式角度传感器。作变阻器使用,则电阻与角度的关系为(3-29)作为分压器使用,则有(3-30)第7页，共28页，星期日，2025年，2月5日* 图3-37电位器式角度传感器第8页，共28页，星期日，2025年，2月5日*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3-38所示的位移传感器来说,因为其灵敏度应为(3-32)(3-31)第9页，共28页，星期日，2025年，2月5日*图3-38线性线绕电位器示意图第10页，共28页，星期日，2025年，2月5日*式中,kR、ku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11页，共28页，星期日，2025年，2月5日*二、阶梯特性图2-4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(2-7)第12页，共28页，星期日，2025年，2月5日*图2-5理想阶梯特性曲线第13页，共28页，星期日，2025年，2月5日*非线性电位器非线性电位器是指在空载时其输出电压(或电阻)与电刷行程之间具有非线性函数关系的一种电位器，也称函数电位器。常用的非线性线绕电位器有变骨架式、变节距式、分路电阻式及电位给定式四种。第14页，共28页，星期日，2025年，2月5日*变骨架式非线性电位器变骨架式电位器是利用改变骨架高度或宽度的方法来实现非线性函数特性。图2-6所示为一种变骨架高度式非线性电位器。第15页，共28页，星期日，2025年，2月5日*图2-6变骨架式电位器第16页，共28页，星期日，202