【正文】 式傳感器 ， 它通過(guò)改變電位器觸頭位置 ， 把位移轉(zhuǎn)換為電阻的變化 。 如果電阻絲直徑和材質(zhì)一定時(shí) ， 則電阻值隨導(dǎo)線長(zhǎng)度而變化 。 AlR ?? 常用電位計(jì)式傳感器有直線位移型 、 角位移型和非線性型等 。 322 電位計(jì)式傳感器 直線位移型： 當(dāng)被測(cè)位移變動(dòng)時(shí) ， 觸點(diǎn) c沿變阻器移動(dòng) 。 當(dāng)導(dǎo)線分布均勻時(shí) ， ki為一常數(shù) 。 167。其靈敏度 式中 α —轉(zhuǎn)角 [rad] kα— 單位弧度對(duì)應(yīng)的電阻值 。 322 電位計(jì)式傳感器 非線性變阻器式傳感器 ， 或稱為函數(shù)電位器 。 設(shè) r(x)為電位器任意瞬時(shí)位置 （ 微小區(qū)間 Δ x）內(nèi)的電阻 ， 則電阻位移為 x時(shí)總電阻值為： 如果被測(cè)量為 z(x)， 它是位移 x的函數(shù) ， 若要得到線性輸出 ， 應(yīng)滿足 在已知 z(x)的情況下 ， 可以求得 r(x) 和 Rx, r(x)可以用來(lái)確定電位器的骨架形狀 。 322 電位計(jì)式傳感器 ? 變阻器式傳感器的 優(yōu)點(diǎn) 是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 性能穩(wěn)定 ，使用方便 。提高分辨力需使用更細(xì)的電阻絲 ， 其繞制較困難 。 ? 由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn) ， 這種傳感器還有較大的噪聲 。 ? 變阻器式傳感器被用于線位移 、 角位移測(cè)量 ，在測(cè)量?jī)x器中用于伺服記錄儀器或電子電位差計(jì)等 。 322 電位計(jì)式傳感器 變阻器式傳感器產(chǎn)品 電阻式傳感器 案例： 重量的自動(dòng)檢測(cè) 配料設(shè)備 比較 重量設(shè)定 原材料 電阻式傳感器 原理：彈簧 力 位移 電位器 電阻 案例： 煤氣包儲(chǔ)量檢測(cè) 煤氣包 鋼絲 電阻式傳感器 原理：鋼絲 收線圈數(shù) 電位器 電阻 案例： 玩具機(jī)器人（廣州中鳴數(shù)碼 ） 電阻式傳感器 原理：電機(jī) 轉(zhuǎn)角 電位器 電阻 電阻式傳感器 案例： 振動(dòng)式地音入侵探測(cè)器 適合于金庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、古建筑的防范，挖墻、打洞、爆破等破壞行為均可及時(shí)發(fā)現(xiàn)。金屬應(yīng)變 式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器 ， 傳感器由在彈性元件上粘貼電阻應(yīng)變敏感元件構(gòu)成 。 167。 323 電阻應(yīng)變片 絲式應(yīng)變片 由敏感柵 基底 蓋片 引線 4和粘結(jié)劑等組成。因此，應(yīng)根據(jù)使用條件和要求合理地加以選擇。 （ 允許有一定的誤差 ， 但不能太大 ， 否則影響平衡 ） ?標(biāo)距 =柵寬 柵長(zhǎng) =b l 較大的應(yīng)變片： 5 100（ 200） mm 較小的應(yīng)變片： 1 1（ 2） mm等 。 167。 對(duì)應(yīng)變片要求必須根據(jù)實(shí)際使用情況，合理選擇。 323 電阻應(yīng)變片 （ 2） 基底和蓋片 基底用于保持敏感柵、引線的幾何形狀和相對(duì)位置，蓋片既保持敏感柵和引線的形狀和相對(duì)位置，還可保護(hù)敏感柵。 基底材料： 膠基和紙基 （ 3） 引線 是從應(yīng)變片的敏感柵中引出的細(xì)金屬線 ， 直徑（ ～ ） mm。大多數(shù)敏感柵材料都可制作引線 。 323 電阻應(yīng)變片 （ 4） 粘結(jié)劑 用于將敏感柵固定于基底上，并將蓋片與基底粘貼在一起。以便將構(gòu)件受力后的表面應(yīng)變傳遞給應(yīng)變計(jì)的基底和敏感柵。有機(jī)粘結(jié)劑用于低溫、常溫和中溫。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑用于高溫，常用的有磷酸鹽、硅酸、硼酸鹽等。 323 電阻應(yīng)變片 箔式應(yīng)變片 金屬箔式應(yīng)變片則是用柵狀金屬箔片代替柵狀金屬絲 。 其線條均勻 ， 尺寸準(zhǔn)確 ， 阻值一致性好 。 因此目前使用的多系金屬箔式應(yīng)變片 。 323 電阻應(yīng)變片 薄膜應(yīng)變片 ? 是薄膜技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，厚度在 下。 ? 靈敏度系數(shù)高，易于規(guī)模生產(chǎn)，是一種很有前途的新型應(yīng)變片。 167。 ? 半導(dǎo)體應(yīng)變片的使用方法與金屬電阻應(yīng)變片相同，即粘貼在彈性元件或被測(cè)物 體上，其電阻值隨被測(cè)試件的應(yīng) 變而變化。 167。 ? 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高； ? 缺點(diǎn)：穩(wěn)定性差 ， 非線性嚴(yán)重 。 167。 Ks: 金屬絲 的靈敏度系數(shù) —— 金屬單絲的電阻相對(duì)變化與它所感受的應(yīng)變之比 。 因此 ， 須用實(shí)驗(yàn)方法對(duì)應(yīng)變片的電阻 — 應(yīng)變特性重新測(cè)定 。 323 電阻應(yīng)變片 實(shí)驗(yàn)表明 ， 金屬應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化與應(yīng)變 ε 在很寬的范圍內(nèi)均為線性關(guān)系 。注意， K是在試件受一維應(yīng)力作用，應(yīng)變片的軸向與主應(yīng)力方向一致，且試件材料的泊松比為 。原因：膠層傳遞變形失真，橫向效應(yīng)也是一個(gè)不可忽視的因素。 323 電阻應(yīng)變片 第三節(jié) 電容式傳感器 ? 電容式傳感器是將 被測(cè)非電量的變化 轉(zhuǎn)換成 電容量變化 的一種傳感器。 ? 應(yīng)用 ：壓力、差壓、液位、振動(dòng)、位移、加速度、成分含量等多方面的測(cè)量。 33 電容式傳感器 ? 工作原理： 電容式傳感器是將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換為電容量變化的裝置 。 從物理學(xué)可知 ， 由兩個(gè)平行極板組成的電容器其電容量為： 式中 ε r——極板間介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù) ， 在空氣中 ε r=1； ε o——真空中介電常數(shù) ， ε o＝ 1012F／ m； d——極板間距離； S—— 極板間相互覆蓋面積 。 33 電容式傳感器 當(dāng)被測(cè)量使 d、 S或 ε 發(fā)生變化時(shí)，都會(huì)引起電容C的變化。 根據(jù)電容器變化的參數(shù)，可分為 極距變化型、面積變化型和介質(zhì)變化型 三類。 dSC r?? 0?167。 167。 常數(shù)??? d rdSdCK r 220??當(dāng) ?=0時(shí)， 當(dāng) ?≠0時(shí)， 傳感器的電容量 C與角位移 ?呈線性關(guān)系。 33 電容式傳感器 平面線位移型 電容傳感器：當(dāng)動(dòng)板沿 X方向移動(dòng)時(shí) ，覆蓋面積發(fā)生變化 ， 電容量也隨之變化 。 靈敏度 dbxC r 0???常數(shù)??? d bdxdCK r 0??此傳感器的電容量 C與水平位移 x呈線性關(guān)系。 33 電容式傳感器 圓柱體線位移型 電容傳感器 。 當(dāng)覆蓋長(zhǎng)度 x變化時(shí) ， 電容量 C發(fā)生變化 ， 其靈 敏度 ? ?dDxC r/ln2 0????? ? 常數(shù)??? dDdxdCK r /ln 2 0???167。 但與極距變化型相比 ， 靈敏度較低 ， 適用于較大直線位移及角位移的測(cè)量 。 33 電容式傳感器 (二 )介質(zhì)變化型 ? 這種傳感器大多用來(lái)測(cè)量電介質(zhì)的厚度、位移、液位、液量。 ? 當(dāng)電極間存在導(dǎo)電物質(zhì)時(shí)，電極的表面應(yīng)涂蓋絕緣層（如），防止電極間短路。 167。 dDhHdDhCln)(2ln2 1 ??? ????相當(dāng)于兩個(gè)電容器并聯(lián)： dDhCln)(2 10??? ???dDhdDHln)(2ln2 1 ????? ???= C0+A h 167。 33 電容式傳感器 (三 )極距變化型 如果兩極板互相覆蓋面積及極間介質(zhì)不變 ，則電容量 C與極距 δ 呈非線性關(guān)系 。 33 電容式傳感器 可以看出 ， 靈敏度 K與極距平方成反比 ， 極距越小靈敏度越高 。 為了減小這一誤差 ， 通常規(guī)定在較小的間隙變化范圍內(nèi)工作 ， 以便獲 得近似線性關(guān)系 。 167。但 d0過(guò)小，容易引起電容器擊穿或短路。 一般變極板間距離電容式傳感器的起始電容在 20～ 100pF之間，極板間距離在 20～ 200181。最大位移應(yīng)小于間距的 1/10,在微位移的測(cè)量中應(yīng)用廣泛。 33 電容式傳感器 將電容變化量按級(jí)數(shù)展開(kāi)，可得： 忽略高次項(xiàng)， 變極距型電容傳感器的靈敏度為 ： 考慮線性項(xiàng)與二次項(xiàng)： 167。 在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高傳感器的靈敏度、線性度以及克服某些外界條件 (如電源電壓、環(huán)境溫度等 )的變化對(duì)測(cè)量精確度的影響，常常采用差動(dòng)式。 167。 33 電容式傳感器 按級(jí)數(shù)展開(kāi)， 電容值的總變化量為： 167。 167。 33 電容式傳感器 ? 利用電磁感應(yīng)原理將被測(cè)非電量如位移、壓力、流量、振動(dòng)等轉(zhuǎn)換成線圈自感系數(shù) L 或互感系數(shù) M 的變化，再由測(cè)量電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化量輸出，這種裝置稱為電感式傳感器。 ? 缺點(diǎn)：靈敏度、線性度和測(cè)量范圍相互制約；傳感器頻率響應(yīng)低，不適合快速動(dòng)態(tài)測(cè)量。 34 電感式傳感器 第四節(jié) 電感式傳感器 167。 34 電感式傳感器 一、自感式傳感器 氣隙型電感傳感器 ? 工作原理 組成：線圈 1，銜鐵 3和鐵芯 2等。 1 2 3 x (a)變隙式 (b)變截面式 傳感器中有一個(gè)氣隙 lδ ，它隨被測(cè)物體的位移而產(chǎn)生 177。