电阻式传感器 ppt课件.ppt

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1、电阻式传感器被测量↕→电阻↕输出电阻式传感器的种类繁多，应用广泛，主要应用于测力、测压、称重、测位移、测加速度、测扭矩、测温度等检测系统。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。测量电路2.1电位器式电阻传感器2.2应变式电阻传感器2.3压阻式传感器2.4电阻式传感器的应用2.1电位器式电阻传感器特点：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；但要求输入能量大，电刷与电阻元件之间容易磨损。分类：根据输入—输出特性的不同，电位器式电阻传感器可分为线性电位器和非线性电位器两种；根据结构形式的

2、不同，又可分为绕线式、薄膜式、光电式等。应用：主要用于测量压力、高度、加速度、航面角等各种参数。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。2.1.1工作原理1.基本工作原理当被测量发生变化时，通过电刷触点在电阻元件上产生移动，该触点与电阻元件间的电阻值就会发生变化，即可实现位移(被测量)与电阻之间的线性转换。1)线性电位器图2.1直线位移式电位器传感器原理图图2.2角位移式电位器传感器原理图设、分别为传感器的电阻灵敏度和电压灵敏度，则：图2.3线性直线位移式电位器工作原理示意图2)非线性电位器输

3、入量位移和输出电压之间呈现某种函数规律的非线性变化，可以实现指数函数、对数函数、三角函数及其他任意函数，常用的非线性电位器有变骨架式、变节距式、分路电阻式和电位给定式等四种。图2.4变骨架式非线性电位器电阻灵敏度为电压灵敏度为2.基本特性1)阶梯特性当电刷在多匝导线上移动时，电位器的阻值和输出电压不是连续变化，而是阶跃式地变化。电刷每移动过一匝线圈，电阻就突然增加一匝阻值，输出电压就产生一次阶跃。图2.5线性电位器的阶梯特性曲线图当电刷从m-1匝移至m匝时，电刷瞬间使相邻两匝线圈短接，于是电位器的总匝数从n匝减少到n-1匝，则：在理想情况

4、下，特性曲线各个阶梯的大小完全相同，则穿过每个阶梯中点的直线即是理论直线，阶梯曲线围绕它上下波动从而产生一定的偏差，这种偏差就是阶梯误差。图2.6理想阶梯特性曲线图电位器的阶梯误差通常用理想阶梯特性曲线对理论直线最大偏差值与最大输出电压值之比的百分数表示，即阶梯误差2)负载特性图2.7带负载的电位器电路电位器的负载电阻为，则此电位器的输出电压为：设电阻的相对变化负载系数则电位器相对输出电压为可见，当m≠0，即RL不是无穷大时，Y与r为非线性关系。电位器的负载特性曲线负载特性曲线（m≠0）均为下垂曲线，说明负载输出电压比空载输出电压低，这种

5、偏差即为负载误差。图2.8电位器负载特性曲线对于线性电位器有图2.9线性电位器负载误差曲线负载误差故可见，无论为何值，电刷在起始位置和最大位置时，负载误差都为零，当电刷处于行程中心位置时，负载误差最大。2.1.2结构与材料1.绕线式电位器常用的绕线式电位器通常由电阻丝、电刷及骨架构成。1)电阻丝要求：电阻系数高，电阻温度系数小，强度高，延展性好，对铜的热电势尽可能小，耐磨耐腐蚀，焊接性好。常用材料：铜镍合金类、铜锰合金类、铂铱合金类、镍铬丝、卡玛丝及银钯丝等。材料：要与电阻丝材料配合选择，通常是使电刷材料的硬度与电阻丝材料的硬度相近或稍高

6、些，而且要保证电刷触点具有良好的抗氧化能力、接触电势要小。常用的电刷触头材料有银、铂铱、铂铑等金属。2)电刷结构：由具有弹性的金属薄片或金属丝制成，末端弯曲形成弧形。3)骨架形状：矩形、环形、柱形、棒形等。材料：形状稳定(与电阻丝材料具有相近的膨胀系数)，电气绝缘好，有足够的强度和刚度，散热性好，耐潮湿，易加工。常用材料有陶瓷、酚醛树脂、及工程塑料等绝缘材料。目前还广泛采用经绝缘处理的金属骨架，其导热性好，强度大，适用于大功率电位器。2.非线绕式电位器1)薄膜电位器碳膜电位器：在绝缘骨架表面上喷涂一层均匀的电阻液，经烘干聚合后而制成电阻。

7、优点：分辨率高、耐磨性较好、工艺简单、成本较低、线性度较好。缺点：接触电阻大、噪声大。金属膜电位器：在玻璃或胶木基体上，用高温蒸镀或电镀方法，涂覆一层金属膜而制成。优点：温度系数小，可在高温环境下工作。缺点：耐磨性差、功率小、阻值不高(1kΩ～2kΩ)。这种电位器由塑料粉及导电材料粉(合金、石墨、炭黑等)压制而成，它又称为实心电位器。优点：耐磨性较好、寿命较长、电刷允许的接触压力较大，适用于振动、冲击等恶劣条件下工作，且阻值范围大，能承受较大的功率。缺点：温度影响较大、接触电阻大、精度不高。2)导电塑料电位器光电电位器是一种非接触式电位器

8、，它以光束代替了常规的电刷，有效克服了上述几种电位器的缺点。3)光电电位器图2.10光电电位器原理图优点：耐磨性好，精度、分辨率高，寿命长(可达亿万次循环)、可靠性好，阻值范围宽(500～15