差动式传感器 差动电阻式传感器

差动电阻式传感器

差动电阻式传感器是美国人卡尔逊研制成功的，因此又习惯被称为卡尔逊式传感器。这种传感器利用仪器内部张紧的弹性钢丝作为传感元件，即以一组差动的电阻R1和R2，将仪器感受到的物理量（应力、变形和测点的温度）变化转变为模拟量（电阻），所以国外也称这种传感器为弹性钢丝式仪器。

钢丝受到拉力作用而产生弹性变形，其变形与电阻变化之间的关系为：

式中：ΔR—钢丝电阻变化量，Ω；R—钢丝电阻，Ω；λ—钢丝电阻应变灵敏系数，无量纲；ΔL—钢丝变形增量，mm；L—钢丝长度，mm。

仪器钢丝长度的变化和钢丝的电阻变化是线性关系，测定电阻变化，利用公式可求得仪器承受的变形。另外，钢丝还有一个特性，当钢丝受不太大的温度改变时，钢丝电阻随其温度变化之间的近似关系为：

式中：RT—当温度为T℃的钢丝电阻，Ω；R0—当温度为0℃的钢丝电阻，Ω；α—电阻温度系数，一定范围内为常数，1/℃；T—钢丝温度，℃。

只要测定了仪器内部钢丝的电阻值，根据公式就可以计算出仪器所处环境的温度值。

差动电阻式传感器基于上述两个基本原理，利用弹性钢丝在力的作用和温度变化下的特性设计而成，把经过预拉、长度相等的两根钢丝用特定方式固定在两根方形断面的铁杆上，钢丝电阻分别为R1和R2，因为钢丝设计长度相等，R1和R2近似相等，如下图：

差动电阻式传感器结构示意图:1—敏感元件；2—密封壳体；3—引出电缆。

差动电阻式传感器电路简图

R1—与变形同向的钢丝电阻值，Ω；R2—与变形反向的钢丝电阻值，Ω；r1，r2，r3—引出电缆三芯的电阻值，Ω。

当仪器受到外界的拉压产生变形时，两根钢丝的电阻产生差动的变化，一根钢丝受拉，其电阻增加，另一根钢丝受压，其电阻减少，两根钢丝的串联电阻R1+R2不变而电阻比R1/R2发生变化，测量两根钢丝电阻的比值，就可以求得仪器的变形或应力。

当温度改变时，引起两根钢丝的电阻变化是同方向的，温度升高时，两根钢丝的电阻都减少。测定两根钢丝的串联电阻R1+R2，就可求得仪器测点位置的温度。

差动电阻式传感器的读数装置是电阻比电桥，电桥内有一可以调节的可变电阻R，还有两个串联在一起的50Ω固定电阻M/2，其测量原理见下图：

（a）电阻比测量 （b）温度测量

如图（a），将仪器接入电桥，仪器钢丝电阻R1、R2，电桥中可变电阻R，以及固定电阻M构成了电桥电路。当电桥平衡时，检流器中无电流通过，检流器两端为等电位，两支路电流分别为I1，I2，则：

因为M=100Ω，故由电桥测出的R值是R1和R2之比的100倍，R/100即为电阻比。电桥上电阻比最小读数为0.01%。

同理，利用上述电桥接成的另一电路，如图（b），调节R达到平衡时，则有：

这时从可变电阻R读出的电阻值就是仪器钢丝的总电阻，从而求得仪器所在测点的温度。

本文简要介绍了差动电阻式传感器的原理，希望对你有所帮助。

电感式位移传感器为何采用差动工作方式

电感式位移传感器的类型很多，运用差动工作方式进行测量任务的叫作LVDT位移传感器，主要利用差动变压器的原理去感应电磁的变化获取极微小的位移量信息，这样的工作方式可以有效的提高测量精度以及灵敏度，对于各种外界因素的影响也有更好的抵抗效果，在机械工业、航天航空、冶金、建筑、汽车等诸多国民经济行业中应用广泛。

电感式LVDT位移传感器

电感式位移传感器主要通过感应电磁变化来进行数据测量，差动工作方式则是一种特殊的构造带来的效果，能够更好地感应到电磁变化，内部的元件在运作时也可以有效的杜绝干扰因素，带来更加精准稳定的测量结果。

LVDT位移传感器属于电感式位移传感器的一种，也叫作差动变压器式位移传感器，其主要由测头、测杆、外壳、初级线圈、次级线圈、铁芯以及线圈骨架等部件组成，在进行测量工作时，外部的测头会通过接触物品感受压力，带动测杆伸缩，内部的铁芯就会在线圈骨架左右移动或处于中间，初级线圈接收交流电压，两根次级线圈产生电动势变化，随着铁芯位置变化，电动势感应以及输出电压都会改变，这就是差动变压式的工作方式 。

LVDT位移传感器构造

差动工作方式优势

电感式位移传感器运用差动工作方式最大的特点在于提高测量精准性，更好地抵抗电源电压、频率波动及温度变化等情况对工作的影响。

对于工业、军工、建筑、机械等各种行业来说，具有高精度、高抗性、高寿命的测量设备十分重要，LVDT位移传感器就是为此而设计，灵活的利用差动变压原理，其内部的所有元件在测量工作时完全没有任何接触，形成无摩擦测量的特性，提高了使用寿命，也减少了故障问题，在自动化设备检测系统以及工件尺寸测量等方面均有着很高的应用率。

LVDT位移传感器检测轴承

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