1、角位移傳感器（一）電位器式角位移傳感器（二）旋轉(zhuǎn)變壓器式角位移傳感器（三）感應(yīng)同步式角位移傳感器（四）陀螺式角位移傳感器 組員：施世材 高金龍（一）電位器式角位移傳感器 電位器是一種常用的機(jī)電元件，廣泛應(yīng)用于各種電器和電子設(shè)備中。它主要是一種把機(jī)械的線位移或角位移輸入量轉(zhuǎn)換為與它成一定函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓輸出的傳感元件來使用。它們主要用于測量壓力、高度、加速度、航面角等各種參數(shù)。右圖為電位器式角度傳感器。若作為變阻器使用，則電阻值與角度的關(guān)系為： maxmaxRR若把它它作為分壓器使用，則有： maxmaxUU 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單， 價(jià)格低廉， 性能穩(wěn)定， 對環(huán)境條件要求不高， 輸出信號大， 易于

2、轉(zhuǎn)換， 便于維修的優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)：存在摩擦， 分辨力有限， 精度不夠高， 動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差，僅適于測量變化較緩慢的量。（二）旋轉(zhuǎn)變壓器式角位移傳感器 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)圖1電機(jī)軸 2外殼 3分解器定子 4變壓器定子繞組 5變壓器轉(zhuǎn)子繞組 6變壓器轉(zhuǎn)子 7變壓器定子 8分解器轉(zhuǎn)子 9分解器定子繞組 10分解器轉(zhuǎn)子繞組 旋轉(zhuǎn)變壓器是根據(jù)互感原理工作的。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造保證了定子與轉(zhuǎn)子之間的空氣隙內(nèi)的磁通分布呈正（余弦規(guī)律，當(dāng)定子繞組上加交流激磁電壓（為交變電壓，頻率為24kHz）時(shí)，通過互感在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，如圖所示。 其輸出電壓的大小取決于定子與轉(zhuǎn)子兩個(gè)繞組軸線在空間的相對位置角。兩者平行時(shí)

3、互感最大，副邊的感應(yīng)電動(dòng)勢也最大；兩者垂直時(shí)互感為零，感應(yīng)電動(dòng)勢也為零。感應(yīng)電勢隨著轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)的角度呈正（余）弦變化，故有U 2 = KU 1 cos = KU m sin t cos式中，U2轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電勢； U1定子的激磁電壓； Um定子激磁電壓的幅值； 兩繞組軸線之間的夾角；K變壓比，即兩個(gè)繞組匝數(shù)比N1N2。旋轉(zhuǎn)變壓器式傳感器的應(yīng)用 旋轉(zhuǎn)變壓器式傳感器除了在傳統(tǒng)的、要求可靠性高的軍用、航空航天領(lǐng)域之外，在工業(yè)、交通以及民用領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。在家電中，不論是冰箱、空調(diào)、還是洗衣機(jī)，目前都是向變頻變速發(fā)展，采用的是正弦波控制的永磁交流電動(dòng)機(jī)。目前各國都在非常重視的電動(dòng)汽車中，電動(dòng)汽車

4、中所用的位置、速度傳感器都是旋轉(zhuǎn)變壓器。例如，驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的位置傳感、電動(dòng)助力方向盤電機(jī)的位置速度傳感、燃?xì)忾y角度測量、真空室傳送器角度位置測量等等，都是采用旋轉(zhuǎn)變壓器。（三）感應(yīng)同步式角位移傳感器 直線式感應(yīng)同步器用于直線位移的測量，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)展開的多極旋轉(zhuǎn)變壓器。它的主要部件包括定尺和滑尺，定尺安裝在機(jī)床床身上，滑尺則安裝于移動(dòng)部件上，隨工作臺(tái)一起移動(dòng)。兩者平行放置，保持0.20.3mm的間隙。 感應(yīng)同步器的工作原理與旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理相似。當(dāng)勵(lì)磁繞組與感應(yīng)繞組間發(fā)生相對位移時(shí)，由于電磁耦合的變化，感應(yīng)繞組中的感應(yīng)電壓隨位移的變化而變化，感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器就是利用這個(gè)特

5、點(diǎn)進(jìn)行測量的。 標(biāo)準(zhǔn)的感應(yīng)同步器定尺長250mm，尺上是單向、均勻、連續(xù)的感應(yīng)繞組；滑尺長100mm，尺上有兩組勵(lì)磁繞組，一組叫正弦勵(lì)磁繞組，一組叫余弦勵(lì)磁繞組，定尺和滑尺繞組的節(jié)距相同。當(dāng)正弦勵(lì)磁繞組與定尺繞組對齊時(shí)，余弦勵(lì)磁繞組與定尺繞組相差l4節(jié)距。感應(yīng)同步器工作原理感應(yīng)同步式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度較高，易數(shù)字化能動(dòng)態(tài)測量，結(jié)構(gòu)簡單，對環(huán)境要求低。缺點(diǎn)：電路較為復(fù)雜。 感應(yīng)同步式傳感器在各種金屬切削機(jī)床，特別是大型和重型機(jī)床，在加工大尺寸的工件和進(jìn)行特殊加工工藝時(shí)采用感應(yīng)同步器與數(shù)字顯示裝置組成的成套測量裝置，可以大大提高加工精度，保證加工質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。感應(yīng)同步器因具有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，目前在國內(nèi)外的很多數(shù)控機(jī)床中被用作檢測元件即（傳感器）,構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。（四）陀螺儀式傳感器 當(dāng)一個(gè)物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)（振蕩或者旋轉(zhuǎn)），在其正交平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)物體，也會(huì)在與物體做周期運(yùn)動(dòng)的垂直方向上產(chǎn)生科里奧利力。MEMS陀螺儀工作原理陀螺儀傳感器的