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电位器是一种常用的机电元件,广泛应用于各种电器和电子设备中。它主要是一种把机械的线位移或角位移输入量转换为与它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件来使用。它们主要用于测量压力、高度、加速度、航面角等各种参数。
电位器式传感器具有一系列优点,如结构简单、尺寸小、重量轻、精度高、输出信号大、性能稳定并容易实现任意函数。其缺点是要求输入能量大,电刷与电阻元件之间容易磨损。
电位器的种类很多,按其结构形式不同,可分为线绕式、薄膜式、光电式等;按特性不同,可分为线性电位器和非线性电位器。目前常用的以单圈线绕电位器居多。
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第2章电位器式传感器
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空载特性
线性电位器的理想空载特性曲线应具有严格的线性关系。。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
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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
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。作变阻器使用,
则电阻与角度的关系为
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作为分压器使用,则有
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线性线绕电位器理想的输出、输入关系遵循上述四个公式。,因为
其灵敏度应为
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式中,SR、SU分别为电阻灵敏度、电压灵敏度;ρ为导线电阻率;A为导线横截面积;n为线绕电位器绕线总匝数。
由()、()式可以看出,线性线绕电位器的电阻灵敏度和电压灵敏度除与电阻率ρ有关外,还与骨架尺寸h和b、导线横截面积A(导线直径d)、绕线节距t等结构参数有关;电压灵敏度还与通过电位器的电流I的大小有关。
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