兰州交通大学：《电气测试技术》课程教学资源（课件讲稿，打印版）第4章 非电量的电测技术

电气测试技术 第4章非电量的电测技术 第4章非电量的电测技术 4.1电位器式传感器 4.10光电式传感器 4.2电阻应变式传感器 4.11激光式传感器 4.3电感式传感器 4.12光纤传感器 4.4电容式传感器 4.13红外式传感器 4.5热电偶传感器 4.14热敏传感器 4.6热电阻传感器 4.15霍尔式传感器 4.7压电传感器 4.16气传感器 4.8超声波传感器 4.9振弦式传感器 蔺州交通大学

电气测试技水 第4章非电量的电渊校木 第4章旅电量的电测技术 ·何为非电量？ >机械量（如温度、压力、速度、位移、应变、流量、液位等）、 热工量（如温度、压力、流量等）和化工量（浓度、成分、PH值 等)。 。 非电量的电测技术就是将各种非电量变换为电量，而后进 行测量的方法。 ·非电量电测技术中的关键技术是研究如何将非电量转换成 电量的技术一一传感技术。 回前州克通大￥

电气测试技术 第4章非电量的电测技木 41电位器式传感器 ·电位器式传感器 -把直线位移或转角位移转换成具有一定函数关系的输 出电阻或输出电压。因此可以用来测量振动、位移、 速度、加速度和压力等非电参数。 ·原理 -电阻变化：R,=R/L×x=kx -相应电刷位移x的电压输出U为：U。=U1R×x=k,x ·式中k®电位器的电阻灵敏度。 ·式中ks电位器的电压灵敏度 当电阻丝直径与材质一定时，则电阻随导线长度L而 变化。 同菌州文通大￥

电气测试技术 第4章非电量的电测校术 4.1,1电位器式传感器的结构 。 常用电位器式传感器有：直线位移型、角位移型、非线性型. >左图为典型的电位器式传感器的 结构原理。它由电阻元件（包括骨 架和金属电阻丝)和电刷（活动触 点)两个基本部分组成。 一由图可见，当有机械位移时，电 。C 位器的动触点产生位移，而改变了 安屡 动触点相对于电位参考点(A点) 的电阻R,从而实现了非电量 (位移)到电量（电阻值或电压幅 值)的转换。 ,电位器式传感器有线性和非线 性电位器式传感器两大类。 回前州克通大￥

电气测试技术 第4章非电量的电测技术 3 x.Ry.Us 下3 Xmas.Rmax.Uma Ra.Ua 0 Rmax.Umax b) 图4-1电位器式传感器原理图 a)直线位移式b)转角位移式 1一金属电阻丝2一骨架3一电刷 同菌州克通大￥

电气测试技术 第4章非电量的电测校术 电位器式传感器结构形式 电位器式传感器分类 a滑线式 一滑线式 一半导体式 一骨架式 -分段电阻式 一液体触点式 ·电位器式传感器结构 如右图所示。 度体触点式 回前州克通大￥

电气测试技术 第4章非电量的电测技木 4.1,2线性电位器式传感器 ·线性电位器式传感器的理想空载（负载电阻）特性曲线应 具有严格的直线性关系。图4-2是线性电位器式传感器原 理图。由图可见，线性电位器式传感器的骨架截面处处相 等，由材料均匀的金属电阻丝按相等截距绕制成电阻元件 因此其最大电阻值为： 2p(b+h)N ·式中，P为导线的电阻率； A为导线的截面积： b和h分别为骨架的宽度 和高度； N为电位器线圈的总匝数。 图42线性电位器式传感器原理图 a)结构图b)原理图 同菌州文通大￥

电气测试技术 第4章非电量的电渊校木 由于电位器单位长度上电阻值处处相等，当电刷行程为x 时，对应的空载输出电阻和输出电压分别为： R,=a·x=kax Xmax 和 U,=Um.x=kut X max ·式中，xx和U分别为电位器电刷的最大行程和加于电位 器两端的最大电压：k.和k分别为线性电位器的电阻灵敏 度和电压灵敏度。 ·由于x=M,t为导线间的节距，因此R和k可表示为： kg =2(b+h)p 和 k=126+h)p At 式中，【为导线中的电流。 回前州克通大￥

电气测试技术 第4章非电量的电测技术 实际上绕线线性电位器的变换，4 移过一匝，输出电压（或电阻 其值为： 4U=0 N ·由此可见，绕线线性电位器传 性的，而是一条阶梯特性曲线 4-3。 由图4-3可求出绕线线性电位器 其定义为：在工作行程内电位 电压变化量与最大输出电压之 0 Umax 图4-3绕线线性电位器传感器理想阶梯特性曲线 △U kg= ×100%=,Nx100%= ×100% 同菌州文通大￥

电气测试技术 第4章非电量的电测校术 由图4-3可求出绕线线性电位器传感器的阶梯误差r,其定 义为理想阶梯特性曲线与理想的理论直线的最大偏差值与 最大输出电压之比的百分数，即： +40 1；= ×100%= U 资2wm% 2x*100% ·上面研究的是线性电位器的空载特性。实际上，由于负载 电阻R,≠0，当传感器带负载时的工作特性称为负载特 性。由于负载效应的存在，传感器的负载特性与理想空载 特性之间存在着偏差称为负载误差。负载误差与负载电阻R 的大小有关，负载电阻R愈大，负载误差愈小，反之亦然。 @前州克通大￥