變阻式傳感器的結構原理圖
1. 變阻式傳感器的結構及分類
??? 變阻式傳感器又稱為電位器式傳感器。它們是由電阻元件及電刷(活動觸點)兩個基本部分組成。電刷相對于電阻元件的運動可以是直線運動、轉動和螺旋運動，因而可以將直線位移或角位移轉換為與其成一定函數關系的電阻或電壓輸出。
??? 利用電位器作為傳感元件可制成各種電位器式傳感器，除可以測量線位移或角位移外，還可以測量一切可以轉換為位移的其它物理量參數，如壓力、加速度等。
?? 變阻式傳感器的優點
變阻式傳感器的優點
結構簡單、尺寸小、重量輕、價格低廉且性能穩定；
受環境因素(如溫度、濕度、電磁場干擾等)影響小；
可以實現輸出—輸入間任意函數關系；
輸出信號大，一般不需放大。它的缺點是：因為存在電刷與線圈或電阻膜之間摩擦，因此需要較大的輸入能量；由于磨損不僅影響使用壽命和降低可靠性，而且會降低測量精度，分辨力較低；動態響應較差，適合于測量變化較緩慢的量。
??? 按其結構形式不同，可分為線繞式、薄膜式、光電式等，在線繞電位器中又有單圈式和多圈式兩種；按其特性曲線不同，則可分為線性電位器和非線性(函數)電位器。
2. 變阻式傳感器的原理與特性
??? 由式(4.1)可知，如果電阻絲直徑與材質一定時，則電阻R隨導線長度L而變化。變阻式傳感器就是根據這種原理制成的。
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變阻式傳感器的結構原理圖 | |||||||
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 =常數 推導過程
當被測位移變化時，觸點C沿電位器移動。如果移至x，則C點與A點之間的電阻為
式中 輸入(位移)成線性關系。
傳感器的靈敏度為：
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???
回轉型變阻器式傳感器，其電阻值隨轉角而變化，故為角位移型。傳感器的靈敏度為：
式中 ? ?
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=常數?
—單位長度的電阻，當導線材質分布均勻時是一常數。這種傳感器的輸出(電阻)與
=常數
??推導過程
—單位弧度對應的電阻值，當導線材質分布均勻時，
=常數；
? —轉角（ rad）。
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線性電阻器的電阻分壓電路 | |||||
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當 推導過程
負載電阻為
當
式中 | ||||
時，電壓輸出Uo為：
推導過程
，電位器長度為l，總電阻為Ｒ，電刷位移為x，相應的電阻為
，電源電壓為U，輸出電壓為U0為:
時，電壓輸出Uo為：
—電位器的電壓靈敏度。??? 由式可以看到：當電位器輸出端接有輸出電阻時，輸出電壓與電刷位移并不是完全的線性關系。只有
時，
為常數，輸出電壓與電刷位移成直線關系，線性電位器的理想空載特性曲線是一條嚴格的直線。?
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非線性電位器 非線性電位器 ??? 又稱函數電位器。是其輸出電阻(或電壓)與電刷位移(包括線位移或角位移)之間具有非線性函數關系的一種電位器，即 ? | |
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輸出電阻(或電壓)與電刷位移(包括線位移或角位移)之間具有非線性函數關系的一種電位器 |
，它可以實現指數函數、三角函數、對數函數等各種特定函數，也可以是其它任意函數。非線性電位器可以應用于測量控制系統、解算裝置以及對某些傳感器某些環節非線性進行補償等。例如，若輸入量為
，則為了得到輸出的電阻值
與輸入量
成線性關系，電位計的骨架應采用三角形；若輸入量為
，則電位計的骨架應采用拋物線型。 