機(jī)械量電測(cè)法

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1、第10章機(jī)械量電測(cè)法10.1轉(zhuǎn)速的電測(cè)法轉(zhuǎn)速的表示方式：1、轉(zhuǎn)動(dòng)角速度2、轉(zhuǎn)速——每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)n3、轉(zhuǎn)動(dòng)頻率f——每秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)4、轉(zhuǎn)動(dòng)周期，，所以10.1.1模擬式電測(cè)法一、測(cè)速發(fā)電機(jī)——把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓二、磁性轉(zhuǎn)速表圖10－1-1把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)角鋁盤(pán)轉(zhuǎn)矩游絲扭矩——指針轉(zhuǎn)角平衡時(shí)所以三、離心式轉(zhuǎn)速表圖10－1-2把轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為位移離心力彈簧力平衡時(shí)四、頻閃轉(zhuǎn)速表圖10－1-3反光標(biāo)志最亮且穩(wěn)定不動(dòng)時(shí)，閃光頻率等于轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。10.1.2計(jì)數(shù)式電測(cè)法一、轉(zhuǎn)速傳感器――將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖頻率1、轉(zhuǎn)換公式脈沖頻率n——每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)m——每轉(zhuǎn)一周傳感器發(fā)出脈沖數(shù)，

2、2、實(shí)例：1°磁電式圖10－1-4圖10－1-52°電容式、電渦流式圖10－1-63°霍爾式圖10－1-74°光電式：反射式圖10－1-8（a）透射式圖10－1-8（b）5°圓柵式圖10－1-9二、轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量電路１、測(cè)頻計(jì)數(shù)式――適于轉(zhuǎn)速快場(chǎng)合晶體振蕩器輸出的時(shí)鐘頻率fc,經(jīng)分頻器k分頻后形成寬度為T(mén)=k/fc的門(mén)控信號(hào)，計(jì)數(shù)器從０開(kāi)始對(duì)傳感器脈沖計(jì)數(shù)，在T時(shí)間內(nèi)，計(jì)數(shù)結(jié)果為　　　　　　　　　　　　　2、測(cè)周計(jì)數(shù)式――適于轉(zhuǎn)速慢場(chǎng)合轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)（周期為T(mén)/m）經(jīng)整形和k分頻后，形成門(mén)控信號(hào)，計(jì)數(shù)器從０開(kāi)始對(duì)晶體振蕩器輸出的周期Tc穩(wěn)定的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)

3、數(shù)結(jié)果為3、測(cè)瞬時(shí)角速度隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(pán)上均勻分布m個(gè)測(cè)點(diǎn)，即每相鄰兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的間距均為Δθ=2π/m，只要測(cè)出轉(zhuǎn)過(guò)各段Δθ所用時(shí)間Δti的計(jì)時(shí)脈沖數(shù)Ni，Δti=NiTc，即可求出每個(gè)測(cè)點(diǎn)的瞬時(shí)角速度：(i=1,2,…m)10.2振動(dòng)的電測(cè)法10.2.1相對(duì)振動(dòng)傳感器與絕對(duì)振動(dòng)敏感器一、相對(duì)振動(dòng)傳感器相對(duì)振動(dòng)——物體相對(duì)于其平衡位置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。1、相對(duì)振動(dòng)傳感器的特點(diǎn)①內(nèi)部固定部分與運(yùn)動(dòng)參照點(diǎn)（平衡）位置相對(duì)靜止②內(nèi)部可動(dòng)部分與被測(cè)振動(dòng)體一起運(yùn)動(dòng)2、傳感器可動(dòng)部分與被測(cè)振動(dòng)體關(guān)聯(lián)方式①固接式圖10－2-1（a）②彈壓式圖10－2-1（b）要求即要求的二、絕對(duì)

4、振動(dòng)敏感器絕對(duì)振動(dòng)——被測(cè)物體相對(duì)于大地或慣性空間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。1、絕對(duì)振動(dòng)敏感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①內(nèi)部固定部分與被測(cè)振動(dòng)體一起運(yùn)動(dòng)②內(nèi)部可動(dòng)部分有一定質(zhì)量m，且通過(guò)彈簧R與固定部分相連接③內(nèi)部可動(dòng)部分與固定部分之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)受阻尼力作用，阻尼系數(shù)為C，即絕對(duì)振動(dòng)敏感器內(nèi)部存在一個(gè)“”系統(tǒng)2、絕對(duì)振動(dòng)敏感器的運(yùn)動(dòng)分析①運(yùn)動(dòng)關(guān)系圖10－2-2（矢量相加）②受力分析：彈簧力阻尼力③運(yùn)動(dòng)方程令④傳輸函數(shù)：（高通）（帶通）（低通）3、絕對(duì)振動(dòng)敏感器的功能――把被測(cè)物體的絕對(duì)振動(dòng)轉(zhuǎn)換成敏感器內(nèi)部可動(dòng)部分與固定部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)1°當(dāng)時(shí)為位移敏感器因，所以2°當(dāng)時(shí)為加速度敏感器因，所

5、以3°當(dāng)時(shí)為速度敏感器因，所以10.2.2絕對(duì)振動(dòng)電測(cè)法一、位移傳感器配接絕對(duì)振動(dòng)敏感器可動(dòng)部分與固定部分用彈簧片或彈性元件相連，可動(dòng)部分與質(zhì)量塊相連，固定部分與被測(cè)振動(dòng)體相連。實(shí)例電容式加速度傳感器圖10－2-3因?yàn)?，所以若，則，所以若，則所以二、磁電式傳感器配接絕對(duì)振動(dòng)敏感器圖5－1－2(b)可動(dòng)部分與固定部分用彈簧片或彈性元件相連，可動(dòng)部分為活動(dòng)線圈（質(zhì)量m），固定部分為外殼和磁鋼與被測(cè)振動(dòng)體相連，線圈相對(duì)磁鋼的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。所以當(dāng)時(shí)，三、渦流式傳感器配接絕對(duì)振動(dòng)敏感器——渦流式加速度傳感器紫銅環(huán)（質(zhì)量塊m）由彈簧片（k）懸掛在磁場(chǎng)中，感應(yīng)線圈與外

6、殼及磁鋼為固定部分同被測(cè)振動(dòng)體相連。紫銅環(huán)感應(yīng)電壓感應(yīng)電流紫銅環(huán)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)線圈中感應(yīng)電壓線圈輸出電壓絕對(duì)振動(dòng)敏感器運(yùn)動(dòng)方程對(duì)上式取二階導(dǎo)數(shù)，并將及其一階導(dǎo)數(shù)代入得：所以所以當(dāng)時(shí)，10.2.3振動(dòng)加速度傳感器實(shí)例――位移傳感器配接“m=k-c”系統(tǒng)的實(shí)例一、電位器式加速度傳感器圖10-2-4二、差動(dòng)變壓器式加速度傳感器圖10-2-三、電阻式加速度傳感器圖10-2-6四、霍爾式加速度傳感器圖10-2-7五、壓電式加速度傳感器１、壓縮式圖10-2-8?。?、剪切型圖10-2-9、３、彎曲型圖10-2-10４、差動(dòng)式圖10-2-1110.2.4壓電式加速度電測(cè)系統(tǒng)

7、分析一、壓電式加速度傳感器1、壓電式傳感器F——質(zhì)量塊對(duì)壓電元件的壓力k——壓電元件彈性系數(shù)所以2、加速度敏感器——“”系統(tǒng)所以二、壓電式加速度電測(cè)系統(tǒng)1、接電壓放大器G——電壓放大器增益，2、接電荷放大器10.3力與荷重的電測(cè)法直接法――直接將力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，如壓電式傳感器(5.2節(jié))振弦式傳感器、振梁式傳感器（7.4節(jié)）間接法――以彈性元件作為敏感器，將拉力或壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變或位移，再用應(yīng)變傳感器或位移傳感器把應(yīng)變或位移轉(zhuǎn)換為電量。10.3.1力敏感器一、實(shí)心軸和空心圓軸圖10－3-1二、懸臂梁①等載面梁圖10－3-2（a）②等強(qiáng)度梁圖10－3-2（b）結(jié)

8、論：力敏感型彈性元件上某一指定部位處的應(yīng)變?chǔ)排c外力F