高精度线绕电位器位移传感器

线绕电位器式传感器的核心是线绕电位器。图2-13是常用电位器式传感器的结构原理图，该类传感器主要是由触点机构和电阻器两部分组成。由于触点的存在，为了保证测量精度，要求被测量有一定的输出功率。

当电源电压Ui确定以后，由于电刷沿着电阻器移动x，输出电压Uo就产生相应变化，并有

这样，电位器就将输入的位移量x转换成相应的电压Uo输出。

如图2-13a所示为线性位移传感器，它的骨架截面积处处相等，且由材料均匀的导线按照等节距绕制而成，此时电位器单位长度上的电阻值处处相等，xmax是其总长度，总电阻为Rmax，当电刷行程为x时，对应于电刷移动量x的电阻值Rx为

若把它作为分压器使用，且假定加在电位器A、B之间的电压为Umax，则输出电压为

如图2-13b所示为电位器式角度传感器。若将其作电阻器使用，则电阻与角度的关系为

若作为分压器作用，则有

线性绕线式电位器理想的输入输出关系遵循以上四式。

图2-13　线绕电位器式传感器示意图

1—电阻丝；2—骨架；3—滑臂

如图2-14所示是线性绕线电位器示意图。因为(www.xing528.com)

图2-14　线性绕线电位器示意图

所以其电阻灵敏度为

电压灵敏度为

式中　ρ——导线电阻率，单位为Ωm；

S——导线横截面面积，单位为m2；

n——绕线电位器总匝数；

h、b——分别为骨架的高与宽，单位为m；

t——绕线节距，单位为m。

由式（2-31）和式（2-32）可以看出，线性绕线电位器的电阻灵敏度和电压灵敏度除了与电阻率ρ有关，还与骨架尺寸h和b、导线截面积S、绕线节距t等参数有关；电压灵敏度与流过电位器的电流I的大小也有关系。

当有直线位移或角位移发生时，电位器的电阻值就会改变，如果外接测量电路，就可以测量出电阻变化，从而通过数学公式变换而求得位移量。如图2-15所示是电位器传感器接有不同指示仪表的典型电路。图2-15a所示为采用流比计LB电路，其抗干扰能力强，输出可反映输入的极性；图2-15b所示为桥型电路，采用了两只角位移输入的电位器传感器，灵敏度比较高，测量范围比较大。

图2-15　电位器传感器接有不同指示仪表的典型电路

x-直线位移；α-角位移