电位器式传感器：原理、分类与特性分析

"电位器式传感器是一种将机械运动（如线位移或角位移）转换为电阻或电压输出的传感器。它们以其结构简单、性能稳定、输出信号大、受环境因素影响小等特点被广泛应用。电位器式传感器根据测量类型可分为单圈电位器、多圈电位器和直线滑动式电位器，按照制作方式则分为线绕电位器、导电塑料电位器、普通塑料基底和导电材料粉电位器。这种传感器的输出与输入之间的关系可以是线性的，也可以是非线性的，例如变骨架式、变节距式、分路电阻式和电位给定式等非线性电位器。线性电位器的工作原理基于输入位移与输出电压的直接线性关系，而非线性电位器则呈现出特定的非线性函数关系。电位器的空载特性表明其在无负载时的输出电压与电刷移动量成线性比例。当接入负载时，电位器的负载特性会改变输出电压，这通常通过电阻分压电路来实现。" 电位器式传感器的主要优点包括它们的简单结构、小巧轻便、价格适中、性能稳定以及对环境干扰的抵抗能力。然而，它们也有一些缺点，比如电刷与电阻元件间的摩擦可能导致较高的输入能量需求，较低的分辨力以及相对差的动态响应，这使得它们更适合于缓慢变化量的测量。 传感器的性能参数是评估其性能的关键指标，这些参数包括线性度（或曲线一致性）、移动或旋转角度范围、分辨率、电阻温度系数、整个电阻值的偏差以及寿命等。其中，线性度描述了输出与输入之间的线性关系程度，分辨率是指能检测到的最小位移变化，而电阻温度系数则反映了电阻值随温度变化的程度。 电位器式传感器的分类主要依据其测量类型和制作方式。测量类型的分类基于电刷的运动方式，如直线位移型适用于直线运动的测量，角位移型则用于旋转运动。制作方式的分类则根据电阻元件的构造，如线绕电位器利用绕组电阻，导电塑料电位器使用导电聚合物，普通塑料基底电位器是基于绝缘塑料基底上的导电路径，而导电材料粉电位器则使用导电粉末作为电阻材料。 在实际应用中，电位器式传感器的空载特性是指在没有外部负载时的输出电压与电刷位移的关系，这种情况下，输出电压与电刷移动量呈线性关系。然而，在有负载的情况下，由于负载电阻的影响，输出电压会有所不同，此时需要考虑负载特性来设计合适的测量电路，以确保准确的信号转换。