電遠傳壓力表式傳感器的工（gōng）作原理

電遠傳壓力表生產曆史較久，它是在普通彈（dàn）性元（yuán）件構成的壓（yā）力表內附加電遠傳部件，使之除（chú）就地指示壓力之外.兼有信號遠傳的功能（néng）。甚至將指針標度尺去掉。以電遠傳為**用途，實質（zhì）上已成為純悴的壓力（lì）傳感器.這類傳感器的敏感元件和彈性變形式壓力表完全一樣，此處隻需介紹其電遠傳原理和特性。

(1)電位器式

在彈（dàn）簧（huáng）管壓力表內（nèi）安裝小型滑線電位（wèi）器.其滑點由彈簧管自由（yóu）端帶動。如隻利雨電位（wèi）器的滑點（diǎn）和（hé）電阻（zǔ）的任意一端，就成為（wéi）以可變阻值輸出的壓（yā）力傳感器，與任何一種測電（diàn）阻的儀表相連便可側傲壓力。如將電位器的電阻（zǔ）兩端和滑點用（yòng）三根導線引出.井（jǐng）在電阻（zǔ）兩端接穩定的直流（liú）電（diàn）壓，則滑點和電（diàn）阻的任意一（yī）端之間的電壓將取（qǔ）決（jué）於滑點位置，也就是取決於被測壓力.這樣便可與測（cè）直流電壓的儀表相連而反映壓力值。

這種電遠傳方法比較簡單.其有很好（hǎo）的（de）線性。如果采用斷麵（miàn）尺寸不均勻的骨架繞製（zhì）電位器.就能設計成有某種非線性的電位（wèi）器，借此可將彈性（xìng）元件或傳動機構的非線性抵消（xiāo），使整個傳（chuán）感器具有線性特性。

電位器式電遠傳的*大缺（quē）點是有滑動觸點，為減少彈性元件的變形阻力.以免引起過大（dà）的滯環及變差.就希望滑點和電阻絲（sī）的接觸壓（yā）力盡量小，但接觸壓力小就難以保證良好地導電.尤其是電阻（zǔ）表（biǎo）麵權化或汙染時，滑點（diǎn）接觸不（bú）可靠。此外（wài），彈性元件的變（biàn）形位移或轉角一般不大，但希望電（diàn）阻（zǔ）或電壓的變化有較好的連續性（xìng），不（bú）要（yào）出現明顯的階梯狀特性，這就必須用*細的電（diàn）阻絲繞製電位器。電阻絲（sī）太細勢必不耐磨（mó）損，特別是（shì）壓力頗鐵波動時，往往局部磨損嚴重.改（gǎi）變了原有的阻值均（jun1）勻性，甚至出（chū）現磨斷電阻絲的現象。

為了改進上述缺點，出現了導電塑料電位器及無觸點電（diàn）位器，用這類新材料或器件代替滑線電位器固然可以提高可靠性（xìng），但成本也有所增加（jiā）。

電（diàn）位（wèi）器式壓（yā）力傳感器的原理.見圖3.4.1之（zhī）(a)。

(2)電感式

電感式電遠傳可以避（bì）免滑動觸點，它利用彈性元件的變形帶動銜鐵.改變鐵心線圈的氣隙（xì），從（cóng）而改（gǎi）變線（xiàn）圈的電（diàn）感.在交流電路裏（lǐ）.感抗可以（yǐ）很容易地變換成電壓.如需要輸出直流信號.可加整流濾波電路.電感式壓力傳感器的（de）原理，見圖3.4.1之(b)。

這種傳感器必須用交流電源.為（wéi）了減小鐵（tiě）心線（xiàn）圈的尺寸，提高傳感器的靈敏度。井且遙免工業頻率的幹（gàn）擾，*好采用稍高的頗率.例如400Hz。但是這會使（shǐ）電路（lù）的成本和複雜性增（zēng）加.此外要注意鐵心的材質選擇.避免渦流掇耗。

電感（gǎn）式傳感器必須有（yǒu）良好的磁屏蔽，它本身既要防止（zhǐ）外（wài）界幹擾，也應防止對外的幹擾作用。

鐵心（xīn）線圈的氣（qì）隙變化和感抗之間有（yǒu）非線性關係。尤其道得注意的是.電流通過線（xiàn）圈時產生（shēng）的磁效應會對街鐵有吸引力，這就（jiù）形成了作用（yòng）於彈性（xìng）元件的外力.此力與氣隙大小有關，必須在校驗或標定中（zhōng）消除.否則誤差很（hěn）大。

正因為上述附加吸力是影響精確度的主要因素，所以電感式傳感器隻適（shì）合於較高壓力的測量。離壓力用的彈性元件剛度係（xì）數大.附加吸力所起的作用相（xiàng）對而言較小。

(3)差壓變壓器式

差動變壓器是專（zhuān）門為位移測量用的（de）傳感器.在可移動的鐵心周圍有三組線（xiàn）圈。其中一個是變壓器的原邊.供交流電。另外兩個匝數相等的線圈.按同名端*性（xìng）反向串聯而成為副邊（biān）。當鐵心處於中央位登時.兩組副（fù）邊上的感（gǎn）應電勢大小（xiǎo）相等，因為反向串（chuàn）聯而使愉出為零。鐵心偏離中央位置後.副邊將出現交流（liú）電壓.偏離越遠，輸出交流電壓越高。鐵心位移的方向不同，輸出交流的相位（wèi）相反。其原理示意如圖3.4.1之(c)。

在被側玉力為零時.使鐵（tiě）心位於線圈的中央，壓力增大後輸出交流電壓隨之升高。

差動變壓器（qì）在規定的鐵心位移範圍內有較好的線性.但當鐵心處於中央位置（zhì）時，輸出（chū）井不為零.有一定的（de）殘餘電壓，必要時可設計專用線路以補償之。

頻率對差動變壓器的工作不像對電感線（xiàn）圈那祥明（míng）顯.影響輸出的主要是原邊電壓和副邊匝數。它比前述電感法優越之處在於（yú）線性好、能從零起始(補償殘餘電壓之後)、附加力小、位移範圍也較大。

差動變壓器廣（guǎng）泛用（yòng）於位移側量，其特性和零點殘餘電壓補償方法（fǎ），還將在*7章7.3節中分（fèn）析。

(4)霍爾（ěr）元件式

半導體的霍爾效應己在小位移測量中得（dé）到實際應用，圖3.4.1之(d)即為壓力電遠傳（chuán）的方法（fǎ）之一。

在彈（dàn）性元件的自由（yóu）端（duān）安裝半導體霍爾元件，並使霍爾元件（jiàn）的兩端（duān）處於（yú）永久（jiǔ）磁鐵（tiě）的（de）磁*間隙中，而且（qiě）兩（liǎng）端的磁場方向相反.倘若壓力為零時處於方向相反的兩對磁*間隙中的（de）麵積相（xiàng）等.即使在（zài）霍爾元件（jiàn）上通以電流，也不會產生霍爾效應.但壓力升高以後.兩麵積不等（děng）.在（zài）與電流方（fāng）向垂直並且也垂直於磁場的方向上就會有電勢（shì）出現.電流和磁感強度（dù）皆（jiē）為常數時.壓力越大，兩麵積之差越大.輸出電（diàn）勢也越（yuè）高.這就（jiù）是霍爾效應（yīng）。

雷爾（ěr）效應可用來側量（liàng）磁感應強度、電流、位移，甚至可（kě）以構成運算器。

用樁爾元件構成的電遠傳壓（yā）力表或壓力傳感器.可與（yǔ）任何（hé）測直流電壓的儀表相配.我國有這種指（zhǐ）示（shì）儀表，其刻度以（yǐ）壓（yā）力為單位。