位移测量

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，根据要求，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。如果物体沿直线从一个点移动到另一个点，那么这两个点之间的长度称为位移。

我们有以下三个无源传感器

现在，让我们逐一讨论使用这三个无源传感器测量位移。

使用电阻式传感器测量位移

用于测量位移的电阻式传感器的电路图如下图所示。

上述电路由电位计和电压组成源，$V_{S}$。我们可以说这两个相对于点 A 和 B 并联。电位器有一个滑动触点，可以改变。所以，点 C 是一个可变点。在上述电路中，输出电压，$V_{0}$ 是在点 A 和 C 之间测量的。

从数学上讲，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，我们应该将要测量位移的物体连接到滑动触点。所以，每当物体沿直线移动时，点 C 也会变化。因此，输出电压 $V_{0}$ 也会相应变化。

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式传感器的电路图如下图所示。

上述电路中的变压器有一个初级绕组和两个次级绕组。这里，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接。

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

从数学上讲，输出电压 𝑉0 可以写成

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

上述电路中的变压器称为差动变压器，因为它产生的输出电压是 $V_{S1}$ 和 $V_{S2}$ 之间的差值。

因此，我们应该将要测量位移的物体连接到中心磁芯。因此，每当物体沿直线移动时，磁芯的中心位置就会发生变化。因此，输出电压 $V_{0}$ 也会相应变化。

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 $V_{0}$ 的幅度和相位表示物体的位移和其方向。

用于测量位移的电容式传感器的电路图如下图所示。

上述电路中的电容器有两个平行板。其中一个板是固定的，另一个板是可移动的。因此，这两个板之间的间距也会变化。电容值随着电容器两个板之间的间距变化而变化。

因此，我们应该将要测量位移的物体连接到电容器的可移动板上。因此，每当物体沿直线移动时，电容器的两个板之间的间距就会变化。因此，电容值会发生变化。