电位器式传感器的适用性及应用领域分析

1）航空飞行高度传感器

航空飞行高度传感器能将飞机或飞行器的高度参数，通过传感器变成电信号输出，并指示出高度值。其结构原理如图2.8所示，包括真空膜盒、杠杆机构、齿弧、齿轮及精密电位器等。图中，PH表示高度H处的气压，U0是加在精密电位器两端的工作电压，Usc为输出信号电压。

图2.8　航空飞行高度传感器的结构原理图

真空膜盒的内部抽成真空，作为气压的敏感元件，当高度H变化，外界气压PH改变时，真空膜盒便膨胀或收缩，产生位移变化量x。由杠杆机构、齿弧及齿轮组成的机械传动部分，可将真空膜盒的位移变化量放大，使电位器的电刷产生相应的转动。精密电位器作为机电转换元件，把传动机构的位移变化量转换成电信号输出，进行飞行高度信号的自动传送。传感器壳体的内腔与外界大气相通，因此，真空膜盒的外表压力等于飞行高度为H处的气压PH。当高度增加时，气压PH相应减小，真空膜盒膨胀，通过机械传动机构，使电位器的电刷轴和刻度指针发生转动，指针指示出飞行高度，电位器也相应输出与高度成比例的信号电压。这样，飞行高度这个非电量，通过敏感元件真空膜盒和机电转换装置精密电位器，转换成便于自动测量、控制和传送的电信号。

2）电位器式位移传感器

电位器式位移传感器将输入的机械位移转换为相应的电压输出，其外形和内部结构如图2.9和图2.10所示。

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图2.9　电位器式位移传感器的外形

图2.10　电位器式位移传感器的内部结构（A、B、C为固定点）

图2.10中，多股细钢丝绕成的钢丝绳绕在传感器内轴上，钢丝绳一端为位移量的拉伸线头，另一端则通过C点固定在内轴上。内轴通过联轴器与电位器和簧条片相连，当外力拉伸钢丝绳产生位移时，内轴转动，簧条片被拉紧，电位器的转轴经联轴器产生相应的转动，这样，电位器阻值发生相应变化，当在电位器两固定端加上工作电压后，其滑动端就有对应于位移的电压信号输出。当外力撤除后，钢丝绳在簧条片回复力的作用下恢复到初始位置。

传感器的输出信号电压为

电位器式传感器在铁路上的应用也很广泛，例如，电位器式位移传感器可用于测量电气化铁路接触导线的位移抬升量，详见实验一。