YHD-位移传感器YDH直流位移传感器

YHD 型

位移传感器

YHD 型位移传感器使用说明书

一、用途

YHD 型位移传感器 ，是由同济大学工程结构研究所李炳生等同志设计研制，并通过由上海市高等教育局主持进行的科研鉴定的科研成果，转让给我厂的产品之一，它是测量静态、准静态或低频动态，直线位移或与直线位移有关的机械量转换成电量的一次仪表，它与二次、三次仪表，例如各种型号的静、动态电阻应变仪、数字电压表、打印机、光线示波器、“X—Y”函数记录仪和磁带记录仪等配套使用，可以用于水利水电、矿山隧道、桥梁交通、材料性能、机械工程、航空工程、土木建筑等工程结构中位移或应变测量。

二、结构与工作原理

YHD 型位移传感器，主要由机械传动机构、表面指示装置、和电气线路等组成。

1、机械传动机构，采用铝合金壳体、上轴套、下轴套、测杆、双触头、拉（压）簧、导向机构，所有另配件均经过表面处理，从而机械传动灵活、耐久和重复性能良好。

2、表面指示装置，采用PC 不干胶贴面，并留有透明刻度窗口作为传感器面板，以便观察位移所处的原始状态。

3、电气线路，采用双线密绕无感电阻（此无感电阻经过严格的老化处理）。可变电阻丝和引出导线等组成。

基本工作原理是采用一般静、动态电阻应变仪常用的应变电桥原理，当任何机械量转为直线位移的变化量ΔL ，推动机械传动机构，使双触头在可变电阻上产生一个相应的R Δ的变化，为了测试出R Δ的微小变化量，由位移传感器中特制的双线密绕的无 感电阻组成了外桥电阻，组成为应变电桥，从而实现了机械量换成电量的目的，这种机械量（位移）转换成为电量的关系，可用通用的电阻应变仪关系式表达。

即为： R

R K

εΔ= （1） 式中： ε??应变值（×6

10?）； R ??电桥桥臂电阻（Ω）；

R Δ??因外位移引起的电阻变化量（Ω）；

K ?? 使用仪器的灵敏系数；

根据导体电阻阻值（R ′）的关系式

'L

R P F = （2）

式中： 'R ??可变电阻丝的电阻（Ω）； P ??电阻丝的电阻率 2(/)mm m Ω ；

L ??电阻丝的长度（m ）

； F ??电阻丝的截面积（2mm ）；

从式（1）（2）中，不难看出，被测位移量的大小和R Δ和K 成正比，而与桥臂电阻12R R 阻值成反比，为此位移传感器只要进行适当的选择可变电阻丝'R 的直径、长度和电阻率，以及桥路电阻12R R 就可确定输出灵敏度(/)S mm με，其工作原理见图1所示。

它的线路结构是采用差动变电阻式应变电桥，该传感器是采用半桥接线方法，例如当测杆受外位移，而带动活动触头向右移动时1R 增加11R Δ，而2R 亦即减少2,12R R Δ+Δ不难可知将1112R R Δ=Δ、12R R R Δ=Δ=Δ代入应变电桥有关公式可得： 1112120()14

R R R R u u R Δ+Δ??Δ+ΔΔ≈ 00121142

2R R u u u K R R εΔΔ≈≈= （3）

图1 YHD 型位移传感器差动变电阻式应变电桥工作原理图

从（3）式中可以看出，这样组桥方法，不仅可以达到温度自动补偿的目的，而且还可以提高应变电桥的输出灵敏度，比半桥单臂变化接法提高了一倍，并可以做到输出灵敏度规一化，利用这一接桥特点和组桥原理，可以用一般应变电测的组桥方法，可选用二只或二只以上的同型号传感器可组成复

合传感器，根据被测对象进行位移的自动组合，灵敏度相同的从而达到减少测点和计算分析工作量，为提高测试工作效率和精度提供了方便。

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三、特点和主要技术指标：

根据该结构与工作原理，YHD型位移传感器的主要特点是输出灵敏度高、线性好、体积小、自重轻、温度漂移小、抗湿度性能强，安装使用方便，它是良好的位移传感器之一，特别是使位移测量实现了电气遥控测量（有线传输），为实现位移自动化测量创造了必要的条件，从而对提高我国测试技术水平、减轻位移测试的劳动强度，提高测量精度等方面提供了极大的方便。它的主要技术指标请见表1.

四、使用方法：

1、安装方法：

传感器只要用普通常用的磁性吸铁架或万能百分表安装架把下轴套固定牢固，并与被测结构物（试件）表面垂直，接触量的大小可由被测试件变位方向而定，初始值的大小可以通过传感器的面板刻花尺的示值而决定，面板上的刻度尺仅作为粗较传感器输出灵敏

度之用，但不可作为定量之用。

2、接线方法：

传感器上有3m长的三芯屏蔽话筒线，作为接到放大器的输入线，传感器输出端焊片上分别用钢印打上1（红线）、2（黑线）、3（蓝线）三点，若为单点半桥静态测量则把屏蔽线编号（2）接电阻应变仪的（B）点；（1）接（A）点；（3）接（C）点；若接动态应变仪，则相应接到电桥盒的（1）（2）（3）三点上,此时轴向里移动时，应变方向为正，反之为负。传感器可根据不同位移的测试要求，进行不同的组合，可接成全桥等。

3、计算方法：

本传感器对所有的各种静、动态电阻应变仪均能良好的匹配，若接动态应变仪与接“X—Y”函数记录仪、“SC—16”光线示波器和磁带记录器，配套测试系统接线方法见图2所示。也可以接入直流电桥送直流电位差计，再后接数字电压表、数字记录器，（有关放大器和记录仪技术性能请参考有关说明书和科技书。）

图2 YHD型位移传感器配套测试系统方框图

五、使用注意事项：

传感器在一般正常使用情况下，不需要进行特殊的保养，按本说明书或研制报告的条件可以正常使用。为了更好地发挥传感器的作用，拟需遵守如下几点注意事项：

1、对传感器要注意保持清洁，特别是测杆部分，不能沾上灰尘或油污，否则会影响传动

机构的灵活性，在使用后应用白纱布擦去灰尘，并加上少量的钟表油（不宜加重油或厚油），

加油量不宜过多，只要润滑即可。传感器不使用时宜放入表盒中，存放在室内干燥处。

2、由于本传感器选用电阻丝材比较细，为此不要随便抽拉或任意冲击，以免引起丝材的过早损伤及传动机构的灵活性，从而影响使用精度。

3、本传感器在出厂标定时已包括3m长的导线电阻，当传感器与应变仪之间距离增加，因而连接长导线的电阻值将会带来误差。当引出线>20m时，将要作一般常规的修正（请参考有关应变仪说明书）。

4、本传感器在出厂标定时，是按1

2

量程的位移量作为零点；此时应变仪完全可以调平衡，由于本传感

器输出灵敏高，当使用全量程时，应变仪尚不能调平衡，这是正常的，如作为静态测试则可用读数桥的初读数来指零平衡；如为动态测试，一方面可扩大应变仪予调平衡范围，另一方面可在测量桥臂上并上适当的大电阻，使桥路达到原始平衡。

5、由于本传感器输出灵敏度高，当使用到大量程时，要注意不要使放大器输入信号的饱和，而影响影响输出位移的线性度，从而带来测量误差。

6、为提高本传感器的使用精度，希望有条件的情况下，尽量采用测试系统标定法，本厂尚有标定装置可配套供应，以求达到提高测试精度的目的。

7、本传感器如有损坏，在未经用户改装、外形完好的条件下，在出厂12个月内负责质量三包；如有损坏则可按照使用说明书进行维修，否则可送回厂检修。