傳感器整套課件完整版ppt教學教程最全電子講義教案

1、科學出版社任務任務1 電位器式位移傳感器電位器式位移傳感器 1.1 1.1 基礎(chǔ)知識基礎(chǔ)知識1.1.1 電位器式角位移傳感器結(jié)構(gòu)原理電位器式角位移傳感器結(jié)構(gòu)原理 電位器式位移傳感器通過電位器元件將機械位移轉(zhuǎn)換電位器式位移傳感器通過電位器元件將機械位移轉(zhuǎn)換成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系成與之成線性或任意函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出。普通的電阻或電壓輸出。普通直線電位器和圓形電位器直線電位器和圓形電位器都可分別用作直線位移和都可分別用作直線位移和角位移傳感器。圖角位移傳感器。圖1所示所示為電位器式位移傳感器為電位器式位移傳感器結(jié)構(gòu)原理圖。結(jié)構(gòu)原理圖。 圖圖1 位移傳感器工作原理位移傳感器工作原理 科學出版

2、社物體的位移引起電位器移動端的電阻變化，阻值的變化物體的位移引起電位器移動端的電阻變化，阻值的變化量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位量反映了位移的量值，阻值的增加還是減小則表明了位移的方向。輸入與輸出可用下式表示：移的方向。輸入與輸出可用下式表示： 式中：式中：U0 為傳感器輸出信號電壓；為傳感器輸出信號電壓；x為被測量位為被測量位移；移；L 為傳感器敏感電阻長度；為傳感器敏感電阻長度；Ui 為輸入電壓，可以為輸入電壓，可以是直流，也可以是交流。是直流，也可以是交流。 角位移傳感器的性能指標主要有靈敏度、線性度、角位移傳感器的性能指標主要有靈敏度、線性度、穩(wěn)定性等，下面分別進行討

3、論：穩(wěn)定性等，下面分別進行討論：科學出版社 （1）傳感器輸出線性度）傳感器輸出線性度 它是指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線它是指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關(guān)系曲線偏離直線的程度，有零基線性度、端基線性度、獨立線偏離直線的程度，有零基線性度、端基線性度、獨立線性度及絕對線性度等四種表示方法。線性度定義如圖性度及絕對線性度等四種表示方法。線性度定義如圖2所所示，定義式為：示，定義式為：圖圖2 線性度示意圖線性度示意圖 式中：式中： 為傳感器在為傳感器在全量程上的最大偏差值；全量程上的最大偏差值； 為傳感器的量程。為傳感器的量程。 科學出版社 （2）獨立線性度。從具有斜率和它所在位置的參

4、考）獨立線性度。從具有斜率和它所在位置的參考直線的實際函數(shù)特性的最大偏差，選擇最小化的最大偏直線的實際函數(shù)特性的最大偏差，選擇最小化的最大偏差，它是由總施加差，它是由總施加電壓的百分比來電壓的百分比來表示的。在指定的表示的。在指定的理論電氣行程上理論電氣行程上測量其大小。測量其大小。如圖如圖3所示：所示：圖圖3 獨立線性度示意圖獨立線性度示意圖 科學出版社（3）絕對線性精度）絕對線性精度絕對線性度要比獨立線性度更難以取得。因為它是來絕對線性度要比獨立線性度更難以取得。因為它是來自所有被定義的參考直線的實際函數(shù)特性最大偏差。自所有被定義的參考直線的實際函數(shù)特性最大偏差。它用總施加電壓百分比來表述

5、，在理論電氣行程上測它用總施加電壓百分比來表述，在理論電氣行程上測量其值。在實際輸出上要求有一個索引參考點。量其值。在實際輸出上要求有一個索引參考點。 直線的參考線也許是由指定的上下兩條理論上的端輸直線的參考線也許是由指定的上下兩條理論上的端輸出比率所有定義的線相對于各自的理論電氣行程。除出比率所有定義的線相對于各自的理論電氣行程。除非另有說明非另有說明,這些端輸出比率分別是這些端輸出比率分別是(0，0)和和(1，0)。絕對線性度的數(shù)學表達式：絕對線性度的數(shù)學表達式：e/E = A(/T)+B +/-C其中其中A是給定的斜率，是給定的斜率，B是是=0時的截矩，除非另有說時的截矩，除非另有說明：

6、明：A=1，B=0?？茖W出版社 （4）靈敏度。傳感器輸出的變化量）靈敏度。傳感器輸出的變化量Y與引起此變與引起此變化量的輸入變化量化量的輸入變化量X之比即為靜態(tài)靈敏度，表達示為：之比即為靜態(tài)靈敏度，表達示為： 傳感器的校正曲線的斜率就是其靈敏度。線性傳感器，傳感器的校正曲線的斜率就是其靈敏度。線性傳感器，斜率處處相同，靈敏度斜率處處相同，靈敏度K是一個常數(shù)。由于某種原因，會是一個常數(shù)。由于某種原因，會引起靈敏度變化，產(chǎn)生靈敏度誤差。即：引起靈敏度變化，產(chǎn)生靈敏度誤差。即： （5）輸出平滑性。輸出平滑性是指傳感器在測量時，）輸出平滑性。輸出平滑性是指傳感器在測量時，輸出信號隨時間的穩(wěn)定性，如圖輸

7、出信號隨時間的穩(wěn)定性，如圖4所示。所示。 科學出版社 輸出平滑性受到接觸阻抗的變化，分辨率和在輸出中輸出平滑性受到接觸阻抗的變化，分辨率和在輸出中其他微量非線性輸出的影響，是影響傳感器性能的重要指其他微量非線性輸出的影響，是影響傳感器性能的重要指標之一。可用下式表示：標之一?？捎孟率奖硎荆?式中：式中：UCC：峰：峰-峰值最大變化，輸出信號的最大波動峰值最大變化，輸出信號的最大波動值；值；U0：傳感器的理論輸出信號電壓。：傳感器的理論輸出信號電壓。 圖圖4 輸出平滑性示意圖輸出平滑性示意圖 科學出版社圖圖5 使用功耗與溫度關(guān)系圖使用功耗與溫度關(guān)系圖 （6）降功耗曲線。傳感器的輸出功率與溫度之間

8、）降功耗曲線。傳感器的輸出功率與溫度之間的關(guān)系稱為降功耗曲線。一般以傳感器在的關(guān)系稱為降功耗曲線。一般以傳感器在-55 到到70 時功耗為時功耗為100 %，70 到到125 之間時功耗開始下降直之間時功耗開始下降直至零。所以在使用時應注意環(huán)境溫度與功耗的關(guān)系。其至零。所以在使用時應注意環(huán)境溫度與功耗的關(guān)系。其關(guān)系圖如圖關(guān)系圖如圖5所示：所示：科學出版社圖圖6 遲滯特性圖遲滯特性圖 （7）遲滯。傳感器在正反行程中的輸出輸入曲線）遲滯。傳感器在正反行程中的輸出輸入曲線不重合性稱為遲滯。遲滯可用偏差量與滿量程輸出之不重合性稱為遲滯。遲滯可用偏差量與滿量程輸出之比的百分數(shù)表示，如下式：比的百分數(shù)表示

9、，如下式：式中：式中：Hmax正反行程間輸出的最大差值；正反行程間輸出的最大差值；YFS為傳感為傳感器的滿量程輸出。器的滿量程輸出。遲滯特性如圖遲滯特性如圖6所示。所示。 （8）重復性。重復）重復性。重復性是指傳感器在輸入按同性是指傳感器在輸入按同一方向做全量程連續(xù)多次一方向做全量程連續(xù)多次變動時所得的特性曲線不變動時所得的特性曲線不一致的程度。一致的程度。 科學出版社 實際輸出校正曲線的重復特性，正行程最大重復性實際輸出校正曲線的重復特性，正行程最大重復性偏差為偏差為Rmax1，反行程最大重復性偏差為，反行程最大重復性偏差為Rmax2。重復性誤差取這兩個最大偏差之中較大者重復性誤差取這兩個最

10、大偏差之中較大者Rmax除以除以滿量程輸出滿量程輸出y的百分數(shù)表示：的百分數(shù)表示： 檢測時也可以選取幾個測試點，對應每一個點多次檢測時也可以選取幾個測試點，對應每一個點多次從一個方向趨進，獲得輸出值系列從一個方向趨進，獲得輸出值系列yi1，yi2，yi3，yin算出最大值與最小值之差為重復性偏差算出最大值與最小值之差為重復性偏差Ri，在幾個，在幾個Ri中取出最大值作為重復性誤差。中取出最大值作為重復性誤差?？茖W出版社 重復特性如圖重復特性如圖7：圖圖7 重復特性示意圖重復特性示意圖科學出版社 （9）分辨率與閥值。分辨率是指傳感器在規(guī)定測量）分辨率與閥值。分辨率是指傳感器在規(guī)定測量范圍內(nèi)能檢測出

11、被測輸入量最小變化值。有時對該值相范圍內(nèi)能檢測出被測輸入量最小變化值。有時對該值相對滿量程輸入值的百分數(shù)表示為分辨率。對滿量程輸入值的百分數(shù)表示為分辨率。閥值是能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的最小被測輸閥值是能使傳感器輸出端產(chǎn)生可測變化量的最小被測輸入量值，即零點附近的分辨能力。有的傳感器在零位附入量值，即零點附近的分辨能力。有的傳感器在零位附近非線性嚴重，形成近非線性嚴重，形成“死區(qū)死區(qū)”，則將這個區(qū)的大小稱為，則將這個區(qū)的大小稱為閥值；更多情況下閥值主要取決于傳感器噪聲的大小。閥值；更多情況下閥值主要取決于傳感器噪聲的大小。傳感器能檢測出被測量的最小變化值一般相當于噪聲電傳感器能檢測出被測

12、量的最小變化值一般相當于噪聲電平的若干倍，用公式表示：平的若干倍，用公式表示： 式中：式中：M被測量最小變化量值；被測量最小變化量值；c系數(shù)；系數(shù)；N噪聲電平；噪聲電平；K傳感器靈敏度。傳感器靈敏度?？茖W出版社 （10）穩(wěn)定性。穩(wěn)定性又稱長期穩(wěn)定性，即傳感器在）穩(wěn)定性。穩(wěn)定性又稱長期穩(wěn)定性，即傳感器在相當長的時間內(nèi)保持其原性能的能力。穩(wěn)定性一般以室溫相當長的時間內(nèi)保持其原性能的能力。穩(wěn)定性一般以室溫條件下經(jīng)過一定規(guī)定時間間隔后，傳感器的輸出與起始標條件下經(jīng)過一定規(guī)定時間間隔后，傳感器的輸出與起始標定時的輸出之間的差異來表示，有時也用標定的有效期來定時的輸出之間的差異來表示，有時也用標定的有效期

13、來表示。表示。 （11）漂移。漂移指在一定時間間隔內(nèi)，傳感器的輸）漂移。漂移指在一定時間間隔內(nèi)，傳感器的輸出存在著與被測輸入量無關(guān)的，不需要的變化。漂移常包出存在著與被測輸入量無關(guān)的，不需要的變化。漂移常包括零點漂移和靈敏度漂移。括零點漂移和靈敏度漂移。 零點漂移或靈敏度漂移又可分為時間漂移和溫度漂移，零點漂移或靈敏度漂移又可分為時間漂移和溫度漂移，又稱時漂和溫漂。時漂是指在規(guī)定的條件下，零點或靈敏又稱時漂和溫漂。時漂是指在規(guī)定的條件下，零點或靈敏度隨時間的緩慢變化；溫漂是指由周圍溫度變化所引起的度隨時間的緩慢變化；溫漂是指由周圍溫度變化所引起的零點或靈敏度的變化。傳感器的零漂可表示為：零點或

14、靈敏度的變化。傳感器的零漂可表示為：Y0：最大零點偏差；：最大零點偏差；YFS：滿量程輸出。：滿量程輸出?？茖W出版社 （12）精確度。精確度的評價指標有三個：精密度、）精確度。精確度的評價指標有三個：精密度、正確度和精確度。正確度和精確度。 精密度：該指標是指對某一穩(wěn)定的被測量有同一測量精密度：該指標是指對某一穩(wěn)定的被測量有同一測量者用同一傳感器和測量儀表在相當短的時間內(nèi)連續(xù)重復測者用同一傳感器和測量儀表在相當短的時間內(nèi)連續(xù)重復測量多次（即等精度測量）所得測量結(jié)果的分散程度。其值量多次（即等精度測量）所得測量結(jié)果的分散程度。其值越小說明測量越精密。越小說明測量越精密。 正確度：它說明測量結(jié)果偏

15、離真值大小的程度，即測正確度：它說明測量結(jié)果偏離真值大小的程度，即測量結(jié)果有規(guī)則偏離真值的程度。反映所測值與真值的符合量結(jié)果有規(guī)則偏離真值的程度。反映所測值與真值的符合情況。情況。 精確度：通常精確度是以測量誤差的相對值來表示的。精確度：通常精確度是以測量誤差的相對值來表示的。傳感器與測量儀表精確度等級傳感器與測量儀表精確度等級A以一系列標準百分數(shù)值（如以一系列標準百分數(shù)值（如0.001，0.005，0.02，0.05，1.5，2.5，），）進行分檔。這個數(shù)值是傳感器和測量儀表在規(guī)定條件下，進行分檔。這個數(shù)值是傳感器和測量儀表在規(guī)定條件下，允許的最大絕對誤差值相對于其測量范圍的百分數(shù)。允許的最

16、大絕對誤差值相對于其測量范圍的百分數(shù)?？茖W出版社1.1.2 電位器式角位移傳感器基本結(jié)構(gòu)電位器式角位移傳感器基本結(jié)構(gòu) 目前，電位器式角位移傳感器最典型的是精密導電目前，電位器式角位移傳感器最典型的是精密導電塑料角位移傳感器，它主要由電阻體、轉(zhuǎn)軸及電刷組件塑料角位移傳感器，它主要由電阻體、轉(zhuǎn)軸及電刷組件和殼體等幾部分組成，整體結(jié)構(gòu)如圖和殼體等幾部分組成，整體結(jié)構(gòu)如圖8所示。其中，由所示。其中，由導電塑料膜與絕緣基體組成的電阻體的制備是確保傳感導電塑料膜與絕緣基體組成的電阻體的制備是確保傳感器精度的基礎(chǔ)，電刷組件是保證傳感器精度及其機械壽器精度的基礎(chǔ)，電刷組件是保證傳感器精度及其機械壽命的關(guān)鍵。對

17、整個結(jié)構(gòu)的總體要求是在保證機械強度及命的關(guān)鍵。對整個結(jié)構(gòu)的總體要求是在保證機械強度及其電氣性能的基礎(chǔ)上盡量減小結(jié)構(gòu)尺寸，使傳感器的結(jié)其電氣性能的基礎(chǔ)上盡量減小結(jié)構(gòu)尺寸，使傳感器的結(jié)構(gòu)盡量緊湊，以便于安裝使用。構(gòu)盡量緊湊，以便于安裝使用。科學出版社圖圖8 精密導電塑料電位器式角位移傳感器結(jié)構(gòu)原理圖精密導電塑料電位器式角位移傳感器結(jié)構(gòu)原理圖科學出版社 （1）傳感器電阻體的結(jié)構(gòu)）傳感器電阻體的結(jié)構(gòu).導電塑料是一層薄膜，導電塑料是一層薄膜，為了得到一定的機械強度，需要噴涂在絕緣性能良好的為了得到一定的機械強度，需要噴涂在絕緣性能良好的塑料基體上構(gòu)成傳感器的電阻體，以保證電阻體具有足塑料基體上構(gòu)成傳感器

18、的電阻體，以保證電阻體具有足夠的機械強度和電阻穩(wěn)定性。因此，電阻體是傳感器最夠的機械強度和電阻穩(wěn)定性。因此，電阻體是傳感器最重要的構(gòu)件，它是個扁平圓柱體，如圖重要的構(gòu)件，它是個扁平圓柱體，如圖9所示。主要由所示。主要由三部分組成：一是絕緣基體；二是導電塑料薄膜；三是三部分組成：一是絕緣基體；二是導電塑料薄膜；三是引出電極。引出電極。圖圖9 傳感器電阻體的結(jié)構(gòu)設計圖傳感器電阻體的結(jié)構(gòu)設計圖 科學出版社 （2）轉(zhuǎn)軸及電刷組件的結(jié)構(gòu)。電刷轉(zhuǎn)軸組件主）轉(zhuǎn)軸及電刷組件的結(jié)構(gòu)。電刷轉(zhuǎn)軸組件主要由轉(zhuǎn)軸、軸承、墊片、擋環(huán)、絕緣軸套、集流環(huán)、要由轉(zhuǎn)軸、軸承、墊片、擋環(huán)、絕緣軸套、集流環(huán)、電刷臂等零件組成，如圖電

19、刷臂等零件組成，如圖10所示。所示。圖圖10 轉(zhuǎn)軸組件裝配圖轉(zhuǎn)軸組件裝配圖 科學出版社 （3）外殼的結(jié)構(gòu)。傳感器外殼由底座、端蓋和緊固圈）外殼的結(jié)構(gòu)。傳感器外殼由底座、端蓋和緊固圈三部分組成，材料采用高強度鋁合金，結(jié)構(gòu)如圖三部分組成，材料采用高強度鋁合金，結(jié)構(gòu)如圖13、圖、圖14和圖和圖15所示，圖中尺寸與傳感器型號有關(guān)，圖中的尺寸以所示，圖中尺寸與傳感器型號有關(guān)，圖中的尺寸以16型為例。型為例。 圖圖13 底座底座科學出版社圖圖14 端蓋端蓋 圖圖15 緊固圈緊固圈科學出版社1.1.3 電位器式角位移傳感器類型電位器式角位移傳感器類型根據(jù)敏感電阻材質(zhì)分為金屬膜傳感器、導電塑料傳感器、根據(jù)敏感

20、電阻材質(zhì)分為金屬膜傳感器、導電塑料傳感器、光敏電阻式傳感器、磁敏式傳感器、金屬玻璃釉傳感器、光敏電阻式傳感器、磁敏式傳感器、金屬玻璃釉傳感器、繞線電阻式傳感器。繞線電阻式傳感器。 （1）導電塑料電位器。導電塑料電位器又稱為有）導電塑料電位器。導電塑料電位器又稱為有機實心電位器，這種電位器的電阻體用特殊工藝將機實心電位器，這種電位器的電阻體用特殊工藝將DAP（鄰苯二甲酸二稀丙脂）電阻漿料覆在絕緣機體上，加熱（鄰苯二甲酸二稀丙脂）電阻漿料覆在絕緣機體上，加熱聚合成電阻膜，或?qū)⒕酆铣呻娮枘?，或?qū)AP電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹電阻粉熱塑壓在絕緣基體的凹槽內(nèi)形成的實心體作為電阻體。導電塑料電位器的耐磨

21、性槽內(nèi)形成的實心體作為電阻體。導電塑料電位器的耐磨性和平滑性好，使用壽命長，動噪聲小，可靠性極高，允許和平滑性好，使用壽命長，動噪聲小，可靠性極高，允許電刷接觸壓力很大，耐化學腐蝕等十分優(yōu)良的特性。因此電刷接觸壓力很大，耐化學腐蝕等十分優(yōu)良的特性。因此它在振動、沖擊等惡劣的環(huán)境下仍能可靠地工作。此外，它在振動、沖擊等惡劣的環(huán)境下仍能可靠地工作。此外，它的分辨率較高，線性度較好，阻值范圍大，能承受較大它的分辨率較高，線性度較好，阻值范圍大，能承受較大的功率。它可以用于宇宙裝置、導彈、飛機雷達天線的伺的功率。它可以用于宇宙裝置、導彈、飛機雷達天線的伺服系統(tǒng)等各種場合，是目前最為常用的角位移傳感器。

22、服系統(tǒng)等各種場合，是目前最為常用的角位移傳感器?？茖W出版社 （2）線繞電位器式角位移傳感器。線繞電位器的）線繞電位器式角位移傳感器。線繞電位器的電阻體由電阻絲纏繞在絕緣物上構(gòu)成，電阻絲的種類電阻體由電阻絲纏繞在絕緣物上構(gòu)成，電阻絲的種類很多，電阻絲的材料是根據(jù)電位器的結(jié)構(gòu)、容納電阻很多，電阻絲的材料是根據(jù)電位器的結(jié)構(gòu)、容納電阻絲的空間、電阻值和溫度系數(shù)來選擇的。電阻絲越細，絲的空間、電阻值和溫度系數(shù)來選擇的。電阻絲越細，在給定空間內(nèi)越獲得較大的電阻值和分辨率。但電阻在給定空間內(nèi)越獲得較大的電阻值和分辨率。但電阻絲太細，在使用過程中容易斷開，影響傳感器的壽命。絲太細，在使用過程中容易斷開，影響傳

23、感器的壽命。 （3）合成膜電位器。合成膜電位器的電阻體是用）合成膜電位器。合成膜電位器的電阻體是用具有某一電阻值的懸浮液噴涂在絕緣骨架上形成電阻具有某一電阻值的懸浮液噴涂在絕緣骨架上形成電阻膜而成的，這種電位器的優(yōu)點是分辨率較高、阻范圍膜而成的，這種電位器的優(yōu)點是分辨率較高、阻范圍很寬（很寬（100-4.7 M），耐磨性較好、工藝簡單、成本），耐磨性較好、工藝簡單、成本低、輸入低、輸入輸出信號的線性度較好等，其主要缺點是輸出信號的線性度較好等，其主要缺點是接觸電阻大、功率不夠大、容易吸潮、噪聲較大等。接觸電阻大、功率不夠大、容易吸潮、噪聲較大等?？茖W出版社 （4）金屬膜電位器。金屬膜電位器由合

24、金、金屬或）金屬膜電位器。金屬膜電位器由合金、金屬或金屬氧化物等材料通過真空濺射或電鍍方法，沉積在陶金屬氧化物等材料通過真空濺射或電鍍方法，沉積在陶瓷基體上一層薄膜制成。金屬膜電位器具有無限的分辨瓷基體上一層薄膜制成。金屬膜電位器具有無限的分辨率，接觸電阻很小，耐熱性好，它的滿負荷溫度可達率，接觸電阻很小，耐熱性好，它的滿負荷溫度可達70 。與線繞電位器相比，它的分布電容和分布電感很小，。與線繞電位器相比，它的分布電容和分布電感很小，所以特別適合在高頻條件下使用。它的噪聲信號僅高于所以特別適合在高頻條件下使用。它的噪聲信號僅高于線繞電位器。金屬膜電位器的缺點是耐磨性較差，阻值線繞電位器。金屬膜

25、電位器的缺點是耐磨性較差，阻值范圍窄，一般在范圍窄，一般在10-100 k之間。由于這些缺點限制了它之間。由于這些缺點限制了它的使用。的使用。 （5）導電玻璃釉電位器。導電玻璃釉電位器又稱為）導電玻璃釉電位器。導電玻璃釉電位器又稱為金屬陶瓷電位器，它是以合金、金屬化合物或難溶化合金屬陶瓷電位器，它是以合金、金屬化合物或難溶化合物等為導電材料，以玻璃釉為粘合劑，經(jīng)混合燒結(jié)在玻物等為導電材料，以玻璃釉為粘合劑，經(jīng)混合燒結(jié)在玻璃基體上制成的。導電玻璃釉電位器的耐高溫性好，耐璃基體上制成的。導電玻璃釉電位器的耐高溫性好，耐磨性好，有較寬的阻值范圍，電阻溫度系數(shù)小且抗?jié)裥阅バ院?，有較寬的阻值范圍，電阻溫

26、度系數(shù)小且抗?jié)裥詮姟щ姴Ａв噪娢黄鞯娜秉c是接觸電阻變化大，噪聲強。導電玻璃釉電位器的缺點是接觸電阻變化大，噪聲大，不易保證測量的高精度。大，不易保證測量的高精度?？茖W出版社 （6）光電電位器式傳感器。光電電位器是一種非接）光電電位器式傳感器。光電電位器是一種非接觸式電位器，它用光束代替電刷，圖觸式電位器，它用光束代替電刷，圖16是這種電位器的是這種電位器的結(jié)構(gòu)原理圖。光電電位器主要是由電阻體、光電導層和結(jié)構(gòu)原理圖。光電電位器主要是由電阻體、光電導層和導電電極組成。光電電位器的制作過程是先在基體上沉導電電極組成。光電電位器的制作過程是先在基體上沉積一層硫化鎘或硒化鎘的光電導層，然后在光電導層上

27、積一層硫化鎘或硒化鎘的光電導層，然后在光電導層上再沉積一條電阻體和一條導電電極。在電阻體和導電電再沉積一條電阻體和一條導電電極。在電阻體和導電電極之間留有一個窄的間隙。平時無光照時，電阻體和導極之間留有一個窄的間隙。平時無光照時，電阻體和導電電極之間由于光電導層電阻很大而呈現(xiàn)絕緣狀態(tài)。當電電極之間由于光電導層電阻很大而呈現(xiàn)絕緣狀態(tài)。當光束照射在電阻體和導電電極的間隙上時，由于光電導光束照射在電阻體和導電電極的間隙上時，由于光電導層被照射部位的亮電阻很小，使電阻體被照射部位和導層被照射部位的亮電阻很小，使電阻體被照射部位和導電電極導通，于是光電電位器的輸出端就有電壓輸出，電電極導通，于是光電電位

28、器的輸出端就有電壓輸出，輸出電壓的大小與光束位移照射到的位置有關(guān)，從而實輸出電壓的大小與光束位移照射到的位置有關(guān)，從而實現(xiàn)了將光束位移轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。現(xiàn)了將光束位移轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。科學出版社 圖圖16 光電導型位移傳感器結(jié)構(gòu)原理光電導型位移傳感器結(jié)構(gòu)原理 光電電位器最大的優(yōu)點是非接觸型，不存在磨損問光電電位器最大的優(yōu)點是非接觸型，不存在磨損問題，它不會對傳感器系統(tǒng)帶來任何有害的摩擦力矩，從而題，它不會對傳感器系統(tǒng)帶來任何有害的摩擦力矩，從而提高了傳感器的精度、壽命、可靠性及分辨率。光電電位提高了傳感器的精度、壽命、可靠性及分辨率。光電電位器的缺點是接觸電阻大，線性度差。由于它的輸出阻抗

29、較器的缺點是接觸電阻大，線性度差。由于它的輸出阻抗較高，需要配接高輸入阻抗的放大器。盡管光電電位器有著高，需要配接高輸入阻抗的放大器。盡管光電電位器有著不少的缺點，但由于它的優(yōu)點是其它電位器所無法比擬的，不少的缺點，但由于它的優(yōu)點是其它電位器所無法比擬的，因此在許多重要場合仍得到應用。因此在許多重要場合仍得到應用?？茖W出版社1.3 任務實施：電位器式角位移變送器任務實施：電位器式角位移變送器 電位器式角位移傳感器要用于位移時的檢測，還需電位器式角位移傳感器要用于位移時的檢測，還需要對其輸出的電壓信號進行必要的轉(zhuǎn)換，在控制系統(tǒng)中要對其輸出的電壓信號進行必要的轉(zhuǎn)換，在控制系統(tǒng)中一般都需要標準的電流

30、或電壓信號，這里介紹一種用一般都需要標準的電流或電壓信號，這里介紹一種用XTR101將電位器式傳感器信號轉(zhuǎn)換成將電位器式傳感器信號轉(zhuǎn)換成4-20 mA標準信標準信號的位移變送器。號的位移變送器。 XTR101是由美國是由美國BB公司開發(fā)的公司開發(fā)的4-20 mA兩線制通兩線制通用變送器集成芯片，用變送器集成芯片，DIP封裝的管腳排列如圖封裝的管腳排列如圖17所示。所示。 圖圖17 XRT101管腳排列圖管腳排列圖科學出版社 工業(yè)現(xiàn)場的電動閥門、電閘等電動執(zhí)行機構(gòu)的位工業(yè)現(xiàn)場的電動閥門、電閘等電動執(zhí)行機構(gòu)的位置、位移、中央空調(diào)送風系統(tǒng)的風壓等，都可以選用置、位移、中央空調(diào)送風系統(tǒng)的風壓等，都可以

31、選用導電塑料型電位器式位移傳感器與導電塑料型電位器式位移傳感器與XTR101組成的位移組成的位移變送器，將位移信號變成變送器，將位移信號變成4-20 mA的標準電流信號，的標準電流信號，用以驅(qū)動相應的控制機構(gòu)，來調(diào)整和控制角位移量或用以驅(qū)動相應的控制機構(gòu)，來調(diào)整和控制角位移量或是設備運行狀態(tài)。下面介紹由導電塑料角位移傳感器是設備運行狀態(tài)。下面介紹由導電塑料角位移傳感器與與XRT101組成的角位移變送器原理，有條件的可安排組成的角位移變送器原理，有條件的可安排學生進行實物制作。學生進行實物制作?？茖W出版社 導電塑料電位器具有分辨力強、能耐受環(huán)境影響、耐導電塑料電位器具有分辨力強、能耐受環(huán)境影響、

32、耐磨性能好、長壽命磨性能好、長壽命(50 00萬次萬次)、高精度、高精度(土土0.1 %)、高可、高可靠、低噪音等優(yōu)點。導電塑料電位器與靠、低噪音等優(yōu)點。導電塑料電位器與XTR101組成的位組成的位移變送器電路原理如圖移變送器電路原理如圖18所示，其中所示，其中RC為角位移傳感器為角位移傳感器的電阻，應選用幾百歐左右的小電阻傳感器，受的電阻，應選用幾百歐左右的小電阻傳感器，受l mA恒流恒流激勵，它與激勵，它與R8、R9組成一比例控制測量電路，組成一比例控制測量電路，R8、R9和和RC這這3個電阻所組成的比例測量電路應保證輸入個電阻所組成的比例測量電路應保證輸入3腳的電腳的電壓不超過壓不超過1

33、 V且不低于且不低于100 mV，以保證變送器正常工作。，以保證變送器正常工作。RC的動臂與被控轉(zhuǎn)動機構(gòu)連接，用于被控信號的采集，的動臂與被控轉(zhuǎn)動機構(gòu)連接，用于被控信號的采集，輸出的變化電勢直接給輸出的變化電勢直接給XTR101的的3腳。腳。R10和和R2串接，串接，受受l mA恒流激勵，組成一分壓電路，為恒流激勵，組成一分壓電路，為XTR101的的4腳提腳提供一個固定的基準電勢，這個基準電勢的大小與角位移的供一個固定的基準電勢，這個基準電勢的大小與角位移的控制要求有關(guān)，應根據(jù)測量與控制要求進行選取，但要?？刂埔笥嘘P(guān)，應根據(jù)測量與控制要求進行選取，但要保證輸入證輸入4腳的基準電壓不超過腳的基

34、準電壓不超過1 V。經(jīng)。經(jīng)XTR101的差分比較、的差分比較、放大和放大和V/I轉(zhuǎn)換，輸出一個標準的轉(zhuǎn)換，輸出一個標準的4-20 mA電流，供整個系電流，供整個系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)用。統(tǒng)控制調(diào)節(jié)用。科學出版社圖圖18 角位移與角位移與XRT101構(gòu)成的變送器原理圖構(gòu)成的變送器原理圖科學出版社1.3 拓展學習：電位器式線位移傳感器拓展學習：電位器式線位移傳感器 電位器式線位移傳感器是測量和控制位移、距離、電位器式線位移傳感器是測量和控制位移、距離、伸長、移動、厚度、振動、膨脹、液位、壓縮，應變伸長、移動、厚度、振動、膨脹、液位、壓縮，應變等等物理量的有力工具。它通過特定的機電結(jié)構(gòu)將直等等物理量的有力工具

35、。它通過特定的機電結(jié)構(gòu)將直線位移量轉(zhuǎn)換成電阻變化量，再由測量電路變成電壓線位移量轉(zhuǎn)換成電阻變化量，再由測量電路變成電壓信號輸出，與電位器式角位移傳感器工作原理一樣，信號輸出，與電位器式角位移傳感器工作原理一樣，不同的是其機電構(gòu)造有所區(qū)別，將角位移的轉(zhuǎn)動方式不同的是其機電構(gòu)造有所區(qū)別，將角位移的轉(zhuǎn)動方式變成了往復滑動方式。目前，隨著變送技術(shù)的發(fā)展，變成了往復滑動方式。目前，隨著變送技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有能輸出電流、電壓、或已經(jīng)有能輸出電流、電壓、或SSI等多種信號的智能等多種信號的智能型線位移測量傳感器?？蓮V泛應用于航天、航空、電型線位移測量傳感器?？蓮V泛應用于航天、航空、電力、水利、石油化工、機械

36、、軍工、醫(yī)療、紡織、汽力、水利、石油化工、機械、軍工、醫(yī)療、紡織、汽車、煤炭、地震監(jiān)測、高等院校及科研院所等各領(lǐng)域，車、煤炭、地震監(jiān)測、高等院校及科研院所等各領(lǐng)域，既可與儀表配套使用，也可以單獨使用。既可與儀表配套使用，也可以單獨使用?？茖W出版社 （1）電位器式線位移傳感器結(jié)構(gòu)原理。導電塑料線位）電位器式線位移傳感器結(jié)構(gòu)原理。導電塑料線位移傳感器根據(jù)位移實現(xiàn)形式不同有拉桿式和壓桿式兩類，移傳感器根據(jù)位移實現(xiàn)形式不同有拉桿式和壓桿式兩類，基本原理與角位移傳感器是一樣的，但在具體結(jié)構(gòu)上有較基本原理與角位移傳感器是一樣的，但在具體結(jié)構(gòu)上有較大差異，電阻軌道是直線型分布的。圖大差異，電阻軌道是直線型分

37、布的。圖20為拉桿式結(jié)構(gòu)，為拉桿式結(jié)構(gòu)，測量位移時測桿被拉出。主要由接線柱（測量位移時測桿被拉出。主要由接線柱（1）、導向桿）、導向桿（2）、底座（）、底座（3）、密封蓋（）、密封蓋（4）、絕緣襯（）、絕緣襯（5）、電刷）、電刷（6）、測量桿（）、測量桿（7）、復位彈簧（）、復位彈簧（8）、導電塑料膜（）、導電塑料膜（9）和電阻基體（和電阻基體（10）組成。測量桿與導向桿空套在一起，導）組成。測量桿與導向桿空套在一起，導向桿一端固定在底座上，絕緣襯與導向桿空套聯(lián)接，與測向桿一端固定在底座上，絕緣襯與導向桿空套聯(lián)接，與測量桿和電刷則是用粘結(jié)劑粘貼固定，使電刷能與測量桿一量桿和電刷則是用粘結(jié)劑粘貼

38、固定，使電刷能與測量桿一起沿導向桿滑移。電刷有四到六個觸頭，分別與兩條電阻起沿導向桿滑移。電刷有四到六個觸頭，分別與兩條電阻軌道接觸，使兩條電阻構(gòu)成一個可變電阻結(jié)構(gòu)，一條為主軌道接觸，使兩條電阻構(gòu)成一個可變電阻結(jié)構(gòu)，一條為主電阻，兩端均有電極聯(lián)出，一條為輔助電阻，只有一端有電阻，兩端均有電極聯(lián)出，一條為輔助電阻，只有一端有電極，這樣構(gòu)成傳感器的三個電極，使位移的變化轉(zhuǎn)換成電極，這樣構(gòu)成傳感器的三個電極，使位移的變化轉(zhuǎn)換成電阻的改變，實現(xiàn)位移的測量。電阻的改變，實現(xiàn)位移的測量。科學出版社圖圖20 拉桿式線位移傳感器結(jié)構(gòu)原理拉桿式線位移傳感器結(jié)構(gòu)原理科學出版社圖圖21 壓桿式線位移傳感器結(jié)構(gòu)原理壓

39、桿式線位移傳感器結(jié)構(gòu)原理 上圖為壓桿式，測量時測桿被壓進傳感器內(nèi)，結(jié)構(gòu)基上圖為壓桿式，測量時測桿被壓進傳感器內(nèi)，結(jié)構(gòu)基本上與拉桿式相同，也是由接線柱、導向桿、底座、上蓋、本上與拉桿式相同，也是由接線柱、導向桿、底座、上蓋、絕緣襯、電刷、測量桿、復位彈簧、導電塑料膜和電阻基絕緣襯、電刷、測量桿、復位彈簧、導電塑料膜和電阻基體等組成。區(qū)別在于復位彈簧的位置，壓桿式的復位彈簧體等組成。區(qū)別在于復位彈簧的位置，壓桿式的復位彈簧在導向桿與絕緣襯之間，將測量桿頂出傳感器底座外面，在導向桿與絕緣襯之間，將測量桿頂出傳感器底座外面，而拉桿式的復位彈簧將測量桿壓在傳感器底座內(nèi)。而拉桿式的復位彈簧將測量桿壓在傳感

40、器底座內(nèi)?？茖W出版社 圖圖22為導電塑料線位移傳感器的電阻體結(jié)構(gòu)，在絕為導電塑料線位移傳感器的電阻體結(jié)構(gòu)，在絕緣基體上噴涂或印刷兩條電阻軌道，方法與角位移的電緣基體上噴涂或印刷兩條電阻軌道，方法與角位移的電阻體相似，兩端有涂銀電極層，與輸出電極聯(lián)接。電阻阻體相似，兩端有涂銀電極層，與輸出電極聯(lián)接。電阻軌道的寬度和厚度與傳感器的型號大小有關(guān)，一般在軌道的寬度和厚度與傳感器的型號大小有關(guān)，一般在3 mm寬，寬，0.02 mm厚左右。厚左右。圖圖22 敏感電阻元件敏感電阻元件科學出版社圖圖23 電刷電刷圖圖23為傳感器的電刷結(jié)構(gòu)，采用為傳感器的電刷結(jié)構(gòu)，采用鈀金合金材料，厚度在鈀金合金材料，厚度在0

41、.5 mm左左右，結(jié)構(gòu)型式比較多，主要根據(jù)傳右，結(jié)構(gòu)型式比較多，主要根據(jù)傳感器結(jié)構(gòu)要求而定。為使接觸平穩(wěn)，感器結(jié)構(gòu)要求而定。為使接觸平穩(wěn)，故采用分叉結(jié)構(gòu)，由故采用分叉結(jié)構(gòu)，由2到到3個觸頭個觸頭構(gòu)成一組，以便獲得更好構(gòu)成一組，以便獲得更好 的接觸的接觸效果，降低接觸噪聲。效果，降低接觸噪聲。圖圖24 底座底座科學出版社 圖圖24為傳感器底座，可采用鑄鋁材料，底部為安放為傳感器底座，可采用鑄鋁材料，底部為安放電阻基體的槽，兩端開的中心大小不同，一力裝導向桿，電阻基體的槽，兩端開的中心大小不同，一力裝導向桿，需緊配合，一邊穿測量桿，是松配合。靠近底部電阻槽需緊配合，一邊穿測量桿，是松配合。靠近底部

42、電阻槽處鉆直徑為處鉆直徑為3 mm的通孔，用于裝接線柱，接線柱與底的通孔，用于裝接線柱，接線柱與底座之間要絕緣隔開，采用粘結(jié)劑聯(lián)接。接線柱與銀電極座之間要絕緣隔開，采用粘結(jié)劑聯(lián)接。接線柱與銀電極之間焊有合金絲引線，以將導電塑料電阻膜與接線柱相之間焊有合金絲引線，以將導電塑料電阻膜與接線柱相聯(lián)。為了提高測量時移動的靈活性可適當加潤滑脂潤滑。聯(lián)。為了提高測量時移動的靈活性可適當加潤滑脂潤滑。底座也可用鋁型材，如方管或圓管，視具體需要而定，底座也可用鋁型材，如方管或圓管，視具體需要而定，用型材時需設置兩邊端蓋，此時兩端蓋的中心孔要有保用型材時需設置兩邊端蓋，此時兩端蓋的中心孔要有保持良好的同軸度，不

43、然會使移動不順，產(chǎn)生卡死現(xiàn)象。持良好的同軸度，不然會使移動不順，產(chǎn)生卡死現(xiàn)象?？茖W出版社 （2）電位器式線位移傳感器類型）電位器式線位移傳感器類型 電位器式線位移傳感器的類型主要有拉桿式和滑動電位器式線位移傳感器的類型主要有拉桿式和滑動式兩類。式兩類。 通用拉桿式導電塑料電位器式線位移傳感器已經(jīng)有通用拉桿式導電塑料電位器式線位移傳感器已經(jīng)有系列產(chǎn)品，國內(nèi)有多家生產(chǎn)企業(yè)，有效行程在系列產(chǎn)品，國內(nèi)有多家生產(chǎn)企業(yè)，有效行程在75 mm-1 250 mm之間，兩端均有之間，兩端均有4 mm緩沖行程，精度緩沖行程，精度0.05 %-0.04 %FS。外殼表面陽極處理，防腐蝕能力強。內(nèi)置。外殼表面陽極處理

44、，防腐蝕能力強。內(nèi)置導電塑料測量單元無溫漂、壽命長，具有自動電氣接地導電塑料測量單元無溫漂、壽命長，具有自動電氣接地功能。密封等級為功能。密封等級為IP67，自帶，自帶DIN430650標準插頭插座，標準插頭插座，可以適用在大多數(shù)通用場合。拉桿球頭具有可以適用在大多數(shù)通用場合。拉桿球頭具有0.5 mm自自動對中功能，允許極限運動速度為動對中功能，允許極限運動速度為10 m/s?？茖W出版社 通用滑動式導電塑料電位器式線位移傳感器也有通用滑動式導電塑料電位器式線位移傳感器也有系列產(chǎn)品，有效行程系列產(chǎn)品，有效行程75 mm-3 000 mm，兩端均有，兩端均有4 mm緩沖行程，精度緩沖行程，精度0.

45、05 %-0.02 %FS。外殼表面陽。外殼表面陽極處理，防腐蝕性強，內(nèi)置導電塑料測量單元無溫漂、極處理，防腐蝕性強，內(nèi)置導電塑料測量單元無溫漂、壽命長，具有自動電氣接地功能，密封等級為壽命長，具有自動電氣接地功能，密封等級為IP54(向向下安裝時為下安裝時為IP57)，自帶，自帶DIN430650標準插頭插座，可標準插頭插座，可以適用在大多數(shù)通用場合，特別是長度方向受到限制、以適用在大多數(shù)通用場合，特別是長度方向受到限制、對中較困難的場合。拉桿配合球頭具有對中較困難的場合。拉桿配合球頭具有10 mm自動校自動校正功能，允許極限運動速度為正功能，允許極限運動速度為10 m/s?？茖W出版社 （3

46、）電位器式線位移傳感器應用場合）電位器式線位移傳感器應用場合 KTC、KTM、LS型拉桿結(jié)構(gòu)為一般通用結(jié)構(gòu)，型拉桿結(jié)構(gòu)為一般通用結(jié)構(gòu)，配合可選拉球萬向頭或魚眼萬向頭，可以減少因安裝配合可選拉球萬向頭或魚眼萬向頭，可以減少因安裝的非對中性而帶來的不良影響，適用于注塑機，紡織的非對中性而帶來的不良影響，適用于注塑機，紡織機械，木工機械等行業(yè)；機械，木工機械等行業(yè)；KPC、KPM兩端固定帶絞兩端固定帶絞接運動型，適合擺動運動，傳感器本體無法固定在測接運動型，適合擺動運動，傳感器本體無法固定在測量系統(tǒng)中量系統(tǒng)中,會隨著測量運動而運動；會隨著測量運動而運動；KTF、KFM滑塊滑塊型適應最小安裝長度尺寸小

47、的場合，配合加長臂，可型適應最小安裝長度尺寸小的場合，配合加長臂，可以消除安裝時的非對中帶來的不良影響；以消除安裝時的非對中帶來的不良影響；KTR型是一型是一款微型自恢復式拉桿結(jié)構(gòu)，無需牽引安裝；款微型自恢復式拉桿結(jié)構(gòu)，無需牽引安裝；KPF型法型法蘭面固定結(jié)構(gòu)則可以檢測腔體內(nèi)部位移。蘭面固定結(jié)構(gòu)則可以檢測腔體內(nèi)部位移?？茖W出版社 （4）電位器式線位移傳感器的選用）電位器式線位移傳感器的選用 這種傳感器選用時要根據(jù)以下幾方面進行：一是這種傳感器選用時要根據(jù)以下幾方面進行：一是根據(jù)測量要求達到的準確度和線性度來選擇傳感器的根據(jù)測量要求達到的準確度和線性度來選擇傳感器的線性精度等級和分辨力大??；二是

48、根據(jù)測量要求的最線性精度等級和分辨力大??；二是根據(jù)測量要求的最大幅值來選擇傳感器的合理量程范圍；三是根據(jù)測量大幅值來選擇傳感器的合理量程范圍；三是根據(jù)測量環(huán)境中的振動、粉塵、溫濕度等狀況合理選擇傳感器環(huán)境中的振動、粉塵、溫濕度等狀況合理選擇傳感器的密封等級、抗振動等級等情況；四是根據(jù)測量或控的密封等級、抗振動等級等情況；四是根據(jù)測量或控制要求達到的速度來選擇傳感器的工作速度；五是按制要求達到的速度來選擇傳感器的工作速度；五是按經(jīng)濟原則合理選擇傳感器的使用壽命，以符合最佳性經(jīng)濟原則合理選擇傳感器的使用壽命，以符合最佳性價比要求。價比要求?？茖W出版社 （5）電位器式線位移傳感器使用要求）電位器式線

49、位移傳感器使用要求 首先，供電電壓要穩(wěn)定。工業(yè)電源要求首先，供電電壓要穩(wěn)定。工業(yè)電源要求0.1 %的穩(wěn)定性，如基準電壓的穩(wěn)定性，如基準電壓10 V，允許有，允許有0.01 V的波動，的波動，否則會導致顯示的不穩(wěn)定，會導致測量不準確。只要否則會導致顯示的不穩(wěn)定，會導致測量不準確。只要顯示波動幅度不超過波動電壓的波動幅度，位移傳感顯示波動幅度不超過波動電壓的波動幅度，位移傳感器電子尺就屬于正常工作。器電子尺就屬于正常工作。 其次，在使用操作過程中要防止靜電干擾。靜電其次，在使用操作過程中要防止靜電干擾。靜電干擾和調(diào)頻干擾很容易使電位器式線位移傳感器顯示干擾和調(diào)頻干擾很容易使電位器式線位移傳感器顯示

50、數(shù)字跳動。設備的強電線路與傳感器的信號線要分開數(shù)字跳動。設備的強電線路與傳感器的信號線要分開線槽。傳感器應使用強制接地，且使傳感器外殼良好線槽。傳感器應使用強制接地，且使傳感器外殼良好接地，信號線要使用屏蔽線，且在電源一側(cè)應將屏蔽接地，信號線要使用屏蔽線，且在電源一側(cè)應將屏蔽線接地。靜電干擾時，一般萬用表的電壓測量非常正線接地。靜電干擾時，一般萬用表的電壓測量非常正常，但是顯示數(shù)字跳動，高頻器干擾時其現(xiàn)象也一樣。常，但是顯示數(shù)字跳動，高頻器干擾時其現(xiàn)象也一樣。 科學出版社 第三，不能接錯三條線。傳感器的第三，不能接錯三條線。傳感器的“1”、“3”線線是電源線，是電源線，“2”是輸出線，除電源線

51、是輸出線，除電源線(“1”、“3”線線)可可以調(diào)換外，以調(diào)換外，“2”線只能是輸出線。上述線一旦接錯，線只能是輸出線。上述線一旦接錯，將出現(xiàn)線性誤差大，出現(xiàn)控制非常困難，控制精度差，將出現(xiàn)線性誤差大，出現(xiàn)控制非常困難，控制精度差，容易顯示跳動等現(xiàn)象。容易顯示跳動等現(xiàn)象。 第四、用干電池作電源時，容量要充足。如果電第四、用干電池作電源時，容量要充足。如果電源容量太小，容易發(fā)生如下情況：合模運動會導致射源容量太小，容易發(fā)生如下情況：合模運動會導致射膠傳感器顯示跳動，或熔膠運動會導致合模傳感器的膠傳感器顯示跳動，或熔膠運動會導致合模傳感器的顯示波動。特別是電磁閥驅(qū)動電源于傳感器供電電源顯示波動。特別

52、是電磁閥驅(qū)動電源于傳感器供電電源在一起時容易出現(xiàn)上述情況，嚴重時可以用萬用表的在一起時容易出現(xiàn)上述情況，嚴重時可以用萬用表的電壓檔測量到電壓的波動。如果在排除了靜電干擾、電壓檔測量到電壓的波動。如果在排除了靜電干擾、高頻干擾，對中性不好的情況下仍不能解決問題，也高頻干擾，對中性不好的情況下仍不能解決問題，也可以懷疑是電源的功率偏小。可以懷疑是電源的功率偏小。 科學出版社 第五，安裝對中性要好。角度容許第五，安裝對中性要好。角度容許2 誤差，誤差，平行度容許平行度容許0.5 mm，如果角度誤差和平行度誤差，如果角度誤差和平行度誤差都偏大，就會導致顯示數(shù)字跳動。在這種情況下，一都偏大，就會導致顯示

53、數(shù)字跳動。在這種情況下，一定要對角度和平行度的調(diào)整。定要對角度和平行度的調(diào)整。 第六，防止短路。傳感器工作過程中第六，防止短路。傳感器工作過程中,有規(guī)律的在有規(guī)律的在某一點顯示數(shù)據(jù)跳動或不顯示數(shù)據(jù)某一點顯示數(shù)據(jù)跳動或不顯示數(shù)據(jù),這種情況就要檢查這種情況就要檢查連接線絕緣是否有破損，避免與機器的金屬外殼有規(guī)連接線絕緣是否有破損，避免與機器的金屬外殼有規(guī)律的接觸引發(fā)的對地短路。律的接觸引發(fā)的對地短路。 第七，避免老化。對于使用時間很久的傳感器，第七，避免老化。對于使用時間很久的傳感器，密封老化，可能有很多雜質(zhì)，并有油、水混合物，影密封老化，可能有很多雜質(zhì)，并有油、水混合物，影響電刷的接觸電阻，導致

54、顯示數(shù)字跳動，可以認為是響電刷的接觸電阻，導致顯示數(shù)字跳動，可以認為是位移傳感器電子尺本身的早期損壞。位移傳感器電子尺本身的早期損壞?？茖W出版社 （6）電位器式線位移傳感器使用注意事項）電位器式線位移傳感器使用注意事項 第一，電路雖采用了內(nèi)部電源保護措施，還是需要用第一，電路雖采用了內(nèi)部電源保護措施，還是需要用戶進行檢查后再接通電源。不要超過額定電壓值，以免影戶進行檢查后再接通電源。不要超過額定電壓值，以免影響測量的精確性和帶來不必要的損失；第二，傳感器的安響測量的精確性和帶來不必要的損失；第二，傳感器的安裝位置最好不要靠近強電磁場，如無特殊說明，保證傳感裝位置最好不要靠近強電磁場，如無特殊說

55、明，保證傳感器不在對金屬強烈腐蝕作用的環(huán)境中使用；第三，被測點器不在對金屬強烈腐蝕作用的環(huán)境中使用；第三，被測點的運動軌跡最好與傳感器測桿的軸線平行，這樣測量結(jié)果的運動軌跡最好與傳感器測桿的軸線平行，這樣測量結(jié)果就是移動量。如傳感器測頭移動，測頭與被測物的接觸面就是移動量。如傳感器測頭移動，測頭與被測物的接觸面不應凹凸不平；第四，安裝使用傳感器，應輕拿輕放，避不應凹凸不平；第四，安裝使用傳感器，應輕拿輕放，避免敲打與跌落。固定傳感器時，夾緊殼體即可，不可用力免敲打與跌落。固定傳感器時，夾緊殼體即可，不可用力太大、太猛，更不可使殼體出現(xiàn)凹陷、變形，影響測量精太大、太猛，更不可使殼體出現(xiàn)凹陷、變形

56、，影響測量精確度。注意其測量量程，請勿超量程使用，而損壞傳感器；確度。注意其測量量程，請勿超量程使用，而損壞傳感器；第五，注意傳感器通電預熱第五，注意傳感器通電預熱5分鐘后方可進行正式測量；分鐘后方可進行正式測量；第六，傳感器是精密測量儀器，出廠前進行了檢定與老化。第六，傳感器是精密測量儀器，出廠前進行了檢定與老化。使用過程中不可隨意拆卸，否則影響測量精確性，還可能使用過程中不可隨意拆卸，否則影響測量精確性，還可能造成傳感器損壞。造成傳感器損壞?？茖W出版社任務任務2 數(shù)字式位移傳感器數(shù)字式位移傳感器 2.1 2.1 基礎(chǔ)知識：霍爾式角位移傳感器基礎(chǔ)知識：霍爾式角位移傳感器 目前市場上常用的角位

57、移傳感器是電位器式角位目前市場上常用的角位移傳感器是電位器式角位移傳感器，它技術(shù)成熟、價格便宜，但只能輸出模擬移傳感器，它技術(shù)成熟、價格便宜，但只能輸出模擬信號、測量角度范圍只有信號、測量角度范圍只有350 350 左右，由于電刷的存左右，由于電刷的存在，機械壽命只有幾百萬次，屬于接觸式測量。而基在，機械壽命只有幾百萬次，屬于接觸式測量。而基于霍爾效應的非接觸式角位移傳感器具有無可比擬的于霍爾效應的非接觸式角位移傳感器具有無可比擬的優(yōu)勢，它能輸出數(shù)字式、脈沖式和模擬式等多種信號，優(yōu)勢，它能輸出數(shù)字式、脈沖式和模擬式等多種信號，可實現(xiàn)無死角測量，理論上可實現(xiàn)無限壽命等等特點，可實現(xiàn)無死角測量，理

58、論上可實現(xiàn)無限壽命等等特點，是位移傳感器的發(fā)展方向。是位移傳感器的發(fā)展方向?？茖W出版社2.1.1 霍爾傳感器的工作原理霍爾傳感器的工作原理科學出版社1）概述：）概述： 霍爾元件是一種基于霍爾效應的磁傳感器，得到廣泛的應用?？梢詸z測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用?；魻柶骷曰魻栃獮槠涔ぷ骰A(chǔ)。2）特點：）特點： 霍爾器件具有許多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 科學出版社3）霍爾元件霍爾元件 金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的

59、方向上將產(chǎn)生流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產(chǎn)生電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應。電動勢，這種物理現(xiàn)象稱為霍爾效應?？茖W出版社 設圖中的材料是型半導體，導電的載設圖中的材料是型半導體，導電的載流子是電子。在軸方向的磁場作用下，電子流子是電子。在軸方向的磁場作用下，電子將受到一個沿軸負方向力的作用，這個力就將受到一個沿軸負方向力的作用，這個力就是洛侖茲力。它的大小為：是洛侖茲力。它的大小為： FL=qvB 科學出版社 在洛侖茲力的作用下，電子向一側(cè)偏轉(zhuǎn)，在洛侖茲力的作用下，電子向一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使該側(cè)形成負電荷的積累，另一側(cè)則形成正使該側(cè)形成負電荷的積累，另一側(cè)則形成正電荷的積累。這樣，電荷的積累

60、。這樣，A、B兩端面因電荷積累兩端面因電荷積累而建立了一個電場而建立了一個電場，稱為霍爾電場。該電，稱為霍爾電場。該電場場的強度為的強度為 Eh=vB在在A與與B兩點間建立的電勢差稱為霍爾電壓，兩點間建立的電勢差稱為霍爾電壓，用用UH表示表示 UH= Ehb= vBb 科學出版社 由上式知，霍爾電壓的大小決定于載流由上式知，霍爾電壓的大小決定于載流體中電子的運動速度，它隨載流體材料的不同而體中電子的運動速度，它隨載流體材料的不同而不同。材料中電子在電場作用下運動速度的大小不同。材料中電子在電場作用下運動速度的大小常用載流子遷移率來表征，所謂載流子遷移率，常用載流子遷移率來表征，所謂載流子遷移率