位移测量

诸如位移、速度、力、温度等**物理量**都是非电量。有源传感器将物理量转换为电信号。而无源传感器将物理量转换为无源元件的变化。

因此，根据需要，我们可以选择有源传感器或无源传感器。在本章中，让我们讨论如何使用无源传感器测量位移。如果一个物体沿直线从一个点移动到另一个点，则这两个点之间的长度称为**位移**。

我们有以下**三种无源传感器**

现在，让我们逐一讨论使用这三种无源传感器测量位移的方法。

使用电阻传感器测量位移

用于测量位移的电阻传感器的**电路图**如下所示。

上述电路由一个电位器和一个电压源 $V_{S}$ 组成。我们可以说这两个元件相对于 A 和 B 点并联连接。电位器有一个可变的滑动触点。因此，点 C 是一个可变点。在上述电路中，**输出电压** $V_{0}$ 是在 A 和 C 点之间测量的。

**数学上**，电压和距离之间的关系可以表示为

$$\frac{V_{0}}{V_{S}}=\frac{AC}{AB}$$

因此，我们应该将需要测量位移的物体连接到滑动触点。因此，每当物体沿直线移动时，点 C 也随之变化。因此，输出电压 $V_{0}$ 也相应地变化。

在这种情况下，我们可以通过测量输出电压 $V_{0}$ 来找到位移。

用于测量位移的电感传感器的**电路图**如下所示。

上述电路中存在的变压器具有一个初级绕组和两个次级绕组。此处，两个次级绕组的端点连接在一起。因此，我们可以说这两个次级绕组是**串联反向**连接的。

电压 $V_{P}$ 加在变压器的初级绕组上。设每个次级绕组上产生的电压分别为 𝑉𝑆1 和 𝑉𝑆2。输出电压 $V_{0}$ 取自两个次级绕组的起始点。

**数学上**，输出电压 𝑉0 可以写成

$$V_{0}= V_{S1}-V_{S2}$$

上述电路中存在的变压器称为**差动变压器**，因为它产生一个输出电压，该电压是 $V_{S1}$ 和 $V_{S2}$ 之间的差值。

因此，我们应该将需要测量位移的物体连接到中心铁芯。因此，每当物体沿直线移动时，铁芯的中心位置就会发生变化。因此，输出电压 $V_{0}$ 也相应地变化。

在这种情况下，我们可以通过测量输出电压 $V_{0}$ 来找到**位移**。输出电压 $V_{0}$ 的幅值和相位分别表示物体的位移及其方向。

用于测量位移的电容传感器的**电路图**如下所示。

上述电路中存在的**电容器**有两个平行板。其中一块板是固定的，另一块板是可移动的。因此，这两块板之间的间距也会发生变化。电容值随着电容器两板之间的间距变化而变化。

因此，我们应该将需要测量**位移**的物体连接到电容器的可动板上。因此，每当物体沿直线移动时，电容器两板之间的间距就会发生变化。因此，电容值发生变化。

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