位移測量

諸如位移、速度、力、溫度等**物理量**都是非電量。有源感測器將物理量轉換為電訊號。而無源感測器將物理量轉換為無源元件的變化。

因此，根據需要，我們可以選擇有源感測器或無源感測器。在本章中，讓我們討論如何使用無源感測器測量位移。如果一個物體沿直線從一個點移動到另一個點，則這兩個點之間的長度稱為**位移**。

我們有以下**三種無源感測器**

現在，讓我們逐一討論使用這三種無源感測器測量位移的方法。

使用電阻感測器測量位移

用於測量位移的電阻感測器的**電路圖**如下所示。

上述電路由一個電位器和一個電壓源 $V_{S}$ 組成。我們可以說這兩個元件相對於 A 和 B 點並聯連線。電位器有一個可變的滑動觸點。因此，點 C 是一個可變點。在上述電路中，**輸出電壓** $V_{0}$ 是在 A 和 C 點之間測量的。

**數學上**，電壓和距離之間的關係可以表示為

$$\frac{V_{0}}{V_{S}}=\frac{AC}{AB}$$

因此，我們應該將需要測量位移的物體連線到滑動觸點。因此，每當物體沿直線移動時，點 C 也隨之變化。因此，輸出電壓 $V_{0}$ 也相應地變化。

在這種情況下，我們可以透過測量輸出電壓 $V_{0}$ 來找到位移。

用於測量位移的電感感測器的**電路圖**如下所示。

上述電路中存在的變壓器具有一個初級繞組和兩個次級繞組。此處，兩個次級繞組的端點連線在一起。因此，我們可以說這兩個次級繞組是**串聯反向**連線的。

電壓 $V_{P}$ 加在變壓器的初級繞組上。設每個次級繞組上產生的電壓分別為 𝑉𝑆1 和 𝑉𝑆2。輸出電壓 $V_{0}$ 取自兩個次級繞組的起始點。

**數學上**，輸出電壓 𝑉0 可以寫成

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

上述電路中存在的變壓器稱為**差動變壓器**，因為它產生一個輸出電壓，該電壓是 $V_{S1}$ 和 $V_{S2}$ 之間的差值。

因此，我們應該將需要測量位移的物體連線到中心鐵芯。因此，每當物體沿直線移動時，鐵芯的中心位置就會發生變化。因此，輸出電壓 $V_{0}$ 也相應地變化。

在這種情況下，我們可以透過測量輸出電壓 $V_{0}$ 來找到**位移**。輸出電壓 $V_{0}$ 的幅值和相位分別表示物體的位移及其方向。

用於測量位移的電容感測器的**電路圖**如下所示。

上述電路中存在的**電容器**有兩個平行板。其中一塊板是固定的，另一塊板是可移動的。因此，這兩塊板之間的間距也會發生變化。電容值隨著電容器兩板之間的間距變化而變化。

因此，我們應該將需要測量**位移**的物體連線到電容器的可動板上。因此，每當物體沿直線移動時，電容器兩板之間的間距就會發生變化。因此，電容值發生變化。

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