机电检测项目2 位移、速度传感器（课堂用）.pptxVIP

1

电测法常用的位移传感器

电测法：利用各种传感器将位移量变换成电量

或电参数，再经后接测量电路进一步变换，完成对位移检测的一种方法。

测量位移常用的传感器：

电阻式、电容式、电感式、涡流式、压电式、感

应同步器式、磁栅式、光电式等多种类型。

2

2.1参量型位移传感器

参量位移传感器的工作原理：

将被测物理量转化为电参数，即电阻、电容

或电感等。

3

2.1.1电阻式位移传感器

电阻式传感器是将非电量(如力、位移、形变、速度和加速度等)的变化量变换成与之有一定关系的电阻值的变化，并通过对电阻值的测量电路变换成电压或电流，达到对上述非电量测量的目的。

由上式可知，改变其中任意参数都可使电阻值发生变化。

电位计(电位器)和应变片就是根据这—原理制成的。

4

一、电位计(电位器)的结构原理

3

B

1—电刷2—转轴

电位器的一般结构3—电阻体4—滑动臂电位器电路

2

U12

Uo

Ro

5

a)直线位移b)角位移c)非线性

1一电阻元件2—电刷3一骨架

若电阻丝直径和材质不变→电阻值随长度而变化

电位器式传感器通过改变电位器触头位置，把位移转

换为电阻的变化。

一OBLoB

a)b)

电位计的结构原理

c)

6

图电位器式位移传感器原理图

若把它作为分压器使用，

作为变阻器使用

灵敏度S为：

图2.2电位器式角度传感器原理图

Ra=

a

a

max

R

max

电位器式传感器的应用

1、弹性压力计

弹性压力计即把弹性元件的变形或位移转换为电信号输出。

在弹性元件的自由端处安装滑线电位器，滑线电位器的滑动触点与自由端连接并随之移动，自由端的位移

就转换为电位器的电信号输出。

图2-3-3电位器式弹性压力计

2、摩托车汽油油位传

感器

如图2-3-4所示为

摩托车汽油油位传感器，它由随液位升降的浮球经过曲杆带动电刷位移，将液位变成电阻变化。

摩托车汽油油位传感器

(III)

图2-3-4摩托车汽油油位传感器

敏感元件为各类电容

应用：压力、位移、厚度、加速度、液位、

物位、湿度和成分含量等测量之中。

2.1.2电容式位移传感器

11

一、电容式传感器的工作原理

两平行极板组成的电容器，它的电容量为：

c=

原理：当被测物理量能使式中的ε,A或δ发生变化，则电容

器的电容C就会改变。如果保持其中两个参数不变，就可把另一个参数的单一变化转换为电容量的变化，再通过配套的测量电路，将电容的变化转换为电量信号输出。12

S:两平行板相对覆盖的面积；

d:两平行板之间的距离。

e——极板间介质的介电系数；

e。——真空的介电常数，ε。=8.854×10-12F/m;

er——极板间介质的相对介电常数，对于空气介质εr≈1

d

电容式传感器可分为变极距型、变面积型和变介质型三种类

型。

在实际使用时，电容式传感器常以改变平行板间距d来进行测

量，因为这样获得的测量灵敏度高于改变其他参数的电容传感器的灵敏度。

改变平行板间距d的传感器可以测量微米数量级的位移，而改

变面积A的传感器只适用于测量厘米数量级的位移。

13

1、变极距型电容传感器

图中极板1固定不动，极板2为可动电极(动片),当动片

随被测量变化而移动时，使两极板间距变化，从而使电容量

产生变化，其电容变化量dC为

0

工

图变极距型电容传感器

△d

4o

CI

2

8

14

变极距型电容传感器只有在△dd。时(小测量范

围),才有近似的线性输出；

灵敏度S与初始极距d₀的平方成反比，故可用减少d₀

的办法来提高灵敏度。

为了提高灵敏度，常常采用差动型电容式传感器。

CI

(

△d8

ac

15

差动电容式传感器

差动式比单极式灵敏度提高一倍，

且非线性误差大为减小。由于结构上

的对称性，它还能有效地补偿温度

变化所造成的误差。

灵敏度：高

山

△

2

2、变面积型电容传感器

变面积型电容传感器，可用于线位移测量和角位移测量。

1—动板：2一定板

图1-10变面积型电容式传感器

(a)角位移型；(b)平面线位移型；

7?

2

17

变面积型电容式传感器的优点是输出与输人呈线性关系，

但与变极距型相比，灵敏度较低，适用于较大直线位移及角位