第6章机械量检测与仪表.pptx

《第6章机械量检测与仪表.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、第六章机械量检测与仪表机械量包括速度(线速度、转速)与加速度，位移(线位移、角位移)，力(重力或质量力)与力矩，振动等参数，这些参数不仅是运动控制等系统中的重要参数，也是动力机械性能的重要技术参数，同时也是其他参数，如温度、压力、流量等检测的前提。机械量测量仪表一般由传感器、测量电路、显示(或记录)器和电源组成。第六章机械量检测与仪表第一节转速、转矩与功率测量第二节位移与厚度测量第三节振动与加速度检测第四节力与电子称量仪表第一节转速、转矩与功率测量一、转速测量转速是指在单位时间内转轴的旋转次数，工程上采用1秒钟(sec)或1分钟(min)内转数的多少为转速测量单位，即转

2、/秒(r/s)或转/分(r/m)，也可用角速度表示转速。测量方法：接触测量和非接触测量两大类(按工作方式分)；离心式、感应式、光电式与闪光式等（按原理分）。表6-1为常用速度传感器的性能及其特点。类型原理测量范围精度特点线速度磁电式(10~500)Hz≤10%灵敏度高，性能稳定，移动范围±(1~15)mm，尺寸、质量较大空间滤波器(1.5~200)km/h±0.2%无需两套特性完全相同的传感器转速交流测速发电机(400~4000)rpm<1%满量程示值范围在小范围内可通过调整预扭弹簧转角来调节直流测速发电机1400rpm1.5%有电刷压降形成死角区，电刷及整流子磨损影响

3、转速表精度离心式转速表(30~24000)rpm±1%结构简单，价格便宜，不受电磁场干扰；精度较低频闪式转速表0~1.5×105rpm1%体积小，量程宽，使用简便，精度高，是非接触测量光电式反射式转速表(30~4800)rpm±1脉冲/s非接触测量，须被测轴径大于3mm直射式转速表1000rpm在被测轴上装有测速圆盘激光式测频式转速仪几万至几十万rpm±1脉冲/s适合高转速测量，低转速测量误差大测周式转速仪1000rpm适合低转速测量转速测量汽车发动机转速表(70~9999)rpm0.1%n±1rpm(n≤4000rpm)0.2%n±1rpm(n>4000rpm)利用汽

4、车发动机点火时线圈高压放电感应出脉冲信号，实现对发动机不剖体测量表6-1为常用速度传感器的性能及其特点(一)磁电式速度表磁电式速度传感器利用电磁感应原理将速度转化为电信号。恒定磁通式(动圈式)和变磁通式(磁阻式)两种类型。动圈式(恒定磁通)速度传感器(a)直线运动；(b)旋转运动1-线圈；2-运动部分；3-永久磁铁1、动圈式测量原理当线圈在磁场中运动时，所产生感应电势为(1)当传感器结构一定时，B、S、N、L均为常数时，感应电势与线圈对磁场的相对运动速度v(或ω)成正比，因此可用来直接测定线速度和角速度。(2)由于速度与位移或加速度之间有内在联系，磁电传感器除可测量速度

5、外，还可以用来测量位移和加速度。2、磁阻式(变磁通)电磁感应转速表原理：当齿轮随转轴旋转时，由于齿轮的凹凸引起磁阻变化，线圈2中感应出交变电压，其频率f为齿轮齿数n与转速ω的乘积f=nω，则转速ω=nf。(a)开路式(b)闭路式磁阻式转速传感器1-永久磁铁；2-感应线圈；3-软铁；4-齿轮；5-转轴；6-内齿轮；7-外齿轮(二)光电式转速表1、透射式光电转速表被测轴7一起转动的测量盘3、不动的读数盘4，光源1、透镜2和5以及由光敏元件6组成的光电测量系统。转速n计算公式为：n=60(N／M)，r/m式中N—脉冲频率；M—每转脉冲数(等于圆周上所开缝隙数)。2、反射式光

6、电转速表采用简单光学系统配合将反射光投到光敏元件上，就可以输出相应的电脉冲，以求出被测轴转速。(1)在转轴上不便于安装测量转盘时，可以在测量转轴上贴反射镜的方法。(2)为了提高分辨率，可以在转轴圆周方向等距地贴多块反射镜。当有光线入射时，在转轴每旋转一周就有多次(等于所贴反射镜数)光的反射。n透镜半透膜透镜光敏元件(三)霍尔式转速表原理：在测量齿轮转动时，切割永久磁铁产生的磁力线，使磁通量在霍尔片的感应面上发生变化，在霍尔片上被感应出霍尔电动势，此电动势随转速作交替变化，形成电脉冲信号。霍尔片测速齿轮特点：体积小、结构简单、起动力矩小、可靠性高、频率特性好、可进行连续测

7、量特点。适用于固定式安装，不宜在强磁场环境中使用。二、转矩测量转矩测量仪表主要用于直接测量电动机、发动机和其他旋转机械的转矩。一般情况下，转矩的测量是基于机器转轴在承受转矩时产生扭应力或扭转角位移的原理。因此，这类仪表按工作原理可分为扭应力式(包括电阻应变式、磁弹性式等)和扭转角位移式(包括相位差式、振弦式等)两类。(一)电阻应变式转矩检测仪表原理：当扭转轴受转矩影响而产生扭转变形时，各应变片的阻值随之发生变化，电桥输出的不平衡电压与转矩成比例。特点：结构简单，制造方便；但由于使用导电滑环、电刷或旋转变压器等给应变片供电和信号输出，故不适