广东2022中职 《传感器及应用（电类）》 模块七 位移的测量 课件

模块七 位移的测量 位移测量从被测量来的角度可分为线位移测量和角位移测量；从测量参数特性的角度可分为静态位移测量和动态位移测量。许多动态参数，如力、扭矩、速度、加速度等都是以位移测量为基础的。 自动化生产与工程自动控制中经常需要测量位移。测量时应当根据不同的测量对象选择测量点、测量方向和测量系统，其中位移传感器精度起重要作用。 2023/1/24 2023/1/24 模块七 位移的测量 课题一 位移传感器 课题二 差动变压器式位移传感器 课题三 电涡流式位移传感器 课题四 光栅式位移传感器 2023/1/24 课题一 位移传感器 传统发动机节气门（油门）操纵机构是通过拉索（软钢丝）或者拉杆，一端联接油门踏板（加速踏板），另一端连接节气门连动板而工作。这种传统油门应用范畴受到限制并缺乏精确性。 在现代汽车控制中，采用电子油门控制踏板位移量就能控制可燃混合气的流量，改变发动机的转速和功率，以适应汽车行驶的需要。 2023/1/24 [任务导入] 2023/1/24 电子油门的核心是位移传感器。位移传感器的输出控制一只微型电机，电机可驱动节气门开度，即可控制油门的大小。 电位计式位移传感器为电子油门控制器中的常用传感器。那么电位计式位移传感器的工作原理是什么？其结构、特点、适用场所如何？这就是我们本课题的任务目标。 2023/1/24 2023/1/24 ◆ 知识点 ¤　了解位移传感器的基本工作原理 ¤　掌握位移传感器的基本测量方法 ◆ 技能点 ¤　掌握位移传感器的一般测量方法 电位器式传感器是将非电量如力、位移、速度和加速度等的变化量变换成有一定关系的电阻值的变化，再通过对电阻值的测量达到对上述非电量测量的目的。 电位计(器)式电阻传感器又分为线绕式和非线绕式两种，它们主要用于非电量变化较大的测量场合，如线位移、角位移等。 2023/1/24 [相关知识] 一 、 线绕电位器结构和工作原理 2023/1/24 若线绕电位器的绕线的截面积均匀，则R变化均匀 (线性)。U1为工作电压，U0为负载电阻RL两端的输出电压。X为线绕电位器电刷移动的长度，L为其总长度，对应于电刷移动量X的电阻值R x为 输出电压为 2023/1/24 1. 阶梯特性 当电刷在变阻器的线圈上移动时，电位器的阻值随电刷从一圈移动到另一圈，输出电压U0不连续变化，而是跳跃式地变化。电刷每移动一匝线圈使输出电压产生一次跳跃，移动n匝，则使输出电压产生n次电压阶跃。 当电刷从n一1匝移至n匝时，电刷瞬间使两相邻匝线短接，使每一个电压阶跃中产生一次小阶跃，所以线绕电位器输出是阶梯特性。工程上总是将真实输出特性理想化为阶梯状特性曲线或近似为直线。 2023/1/24 二、线绕电位器传感器的输出特性 2023/1/24 2. 电压分辨率 线绕电位器的电压分辨率，是在电刷行程内电位计输出电压阶梯的最大值与最大输出电压之比的百分数。对于具有理想阶梯特性的线绕电位计，其理论的电压分辨率为 由上式可以看出，线绕电位器的匝数越多，其分辨率越高。 2023/1/24 3. 测量误差 阶梯特性曲线围绕理论特性直线上下波动，产生的偏差称为阶梯误差。电位器的阶梯误差ej通常用理想阶梯特性曲线对理论特性曲线的最大偏差值与最大输出电压值之比的百分数表示。电位器阶梯误差为 2023/1/24 4. 测量方法 线绕式电位计是通过电阻百分比来分配外加电源的电压，因此输出要注意阻抗的匹配。 线绕电位器具有精度高、性能稳定、线性好等优点，但分辨率低、耐磨性差、寿命短。因此，可以使用一些非线绕式电位器。 2023/1/24 按照材料的不同，除了线绕式电位器外还有以下三类常见的电位器： 1、膜式电位器 膜式电位器通常分碳膜电位器和金属膜电位器。碳膜电位器是在绝缘骨架表面涂一层均匀电阻液，烘干聚合后形成电阻膜。优点是分辨率高、耐磨性好、工艺简单、低成本，但接触电阻大。金属膜电位器是在玻璃等绝缘基体上喷涂一层铂铑、铂铜合金金属膜制成。这种电位器温度系数小，适合高温工作，但功率小较、耐磨性差、阻值小。 三、非线绕式电位器 2023/1/24 ２. 导电塑料电位器 又称有机实心电位器。采用塑料和导电材料（石墨、金属合金粉末等）混合模压而成。特点是分辨率高、使用寿命长、旋转力矩小、功率大。缺点是接触电阻大、耐热、耐湿性能差。 2023/1/24 ３. 光电电位器 光电电位器是非接触电位器，采用光束代替电刷。光束在电阻带、光电导层上移动时，光电导层受