传感器教学课件-第3章.pptVIP

单圈线绕电位器: 问题1：密绕? 稀疏？ 2：电阻丝是比较细还是比较粗？ 3：骨架？ 4 :你使用的时候使电刷处于中间位置，还是两端？ 2. 空载特性(输出端不接负载或负载为无穷大) 如果把它作为变阻器使用,假定全长为xmax的电位器其总电阻为Rmax，电阻沿长度的分布是均匀的，则当滑臂由A向B移动x后，A点到电刷间的阻值为： 阶梯误差 在理想情况下,特性曲线每个阶梯的大小完全相同,则通过每个阶梯中点的直线即是理论特性曲线,阶梯曲线围绕它上下跳动,从而带来一定误差,这就是阶梯误差。电位器的阶梯误差δj通常以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的百分数表示,即 　电压分辨率和行程分辨率 　　　通常以没有小跳跃的理想阶梯特性来定义电位器的电压分辨率（分辨物理量细节的能力）:在电刷行程内,电位器输出电压阶梯的最大值与最大输出电压Umax之比的百分数,对理想阶梯特性的线绕电位器,电压分辨率为： 阶梯误差和分辨率的大小都是由线绕电位器本身工作原理所决定的,是一种原理性误差,它决定了电位器可能达到的最高精度。在实际设计中,为改善阶梯误差和分辨率,需增加匝数。 空载特性 空载特性 上面讨论的电位器空载特性相当于负载开路或为无穷大时的情况,而一般情况下,电位器接有负载,接入负载时的特性为负载特性,负载特性相对于空载特性的偏差称为电位器的负载误差,对于线性电位器负载误差即是其非线性误差。 δL与m、X的曲线关系。由图可见,无论m为何值，X=0和X=1时,即电刷在起始位置和最终位置时,负载误差都为零;当X=1/2时,负载误差最大，且增大负载系数时,负载误差也随之增加。对线性电位器,当电刷处于行程中间位置时,其非线性误差最大。 （1）一般可以采取限制电位器工作区间的办法减小负载误差 （2）减小负载系数，通常m0.1 （3）将电位器的空载特性设计为某种上凸的曲线,即设计出非线性电位器也可以消除负载误差,此非线性电位器的空载特性曲线2与线性电位器的负载特性曲线1,两者是以特性直线3互为镜像的,如图所示。 2.1.6 典型实例分析 2.风力仪 例　如图5 所示是一种测定风作用力的仪器原理图。P为金属球, 悬挂在一细长金属丝下面,O为悬挂点,R0为电阻, CD是水平放置的光滑电阻丝,与细金属丝始终保持良好接触,无风时细金属丝与电阻丝在C点接触,有风时金属丝将偏转一角度,角θ与风力大小有关, 已知风力方向水平向左,OC=h,CD=L,球质量为M,电阻丝单位长度的阻值为k,电源内阻和金属丝电阻均不计,金属丝偏转θ角时,电流表的示数为I,此时风力大小为F,试写出风力大小F与电流表的示数I的关系式。 3　电子秤 例 　图8所示为电子秤的原理图, 该电子秤是利用电压表的示数来指示物体的质量。托盘与电阻可忽略的弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计,滑动变阻器的滑动端与弹簧相连,托盘未放物体时,电压表读数为零,设滑动变阻器的总电阻为R ,总长度为L ,电源电动势为E,内阻为r ,限流电阻为R0 ,弹簧劲度系数为k ,不计一切摩擦和其它阻力。 求电压表示数U 跟所称物体质量m 的关系。 解： 应变片式传感器 问题： 1. 什么是应变？什么是应变片？ 2.应变片式传感器是把哪一个非电量转换成电量呢？转换成什么电量呢？如何转换的呢？它们之间的关系是什么呢？ 复习:外力：对于一定的物体，外界物体对它的作用力。 内力：物体内部各部分之间的相互作用力。 应力：单位面积上的内力。 应变：绝对伸长量（或压缩量）与原长之比，即 金属丝的灵敏系数K0受两个因素影响 一是金属丝受力后材料几何尺寸的变化， 即1+2μ 二是金属丝受力后材料的电阻率发生的变化， 即（dρ/ρ）/ε 对金属材料：1+2μ＞＞(dρ/ρ)/ε 大量实验证明，在电阻丝拉伸极限内， 电阻的相对变化与应变成正比，即K0为常数。 所以有： 1．敏感栅: 由金属细丝绕成栅形，实现应变－电阻转换的传感元件。 敏感栅的材料对应变片的性能影响很大，所选材料要求： （1）应变灵敏系数较大，且在所测应变范围内保持常数； （2）电阻温度系数较小； （3）电阻率大，便于制造小栅长的应变片； （4）机械强度高，且易于拉丝或碾薄； （5）与铜丝的焊接性好，与其他金属之间的接触电动势小； 常用材料：康铜、镍铬合金、铂等。 2.基底和盖片 基底和盖片的作用是保持敏感栅和引线的几何形状和相 对位置，并且有绝缘作用