现代检测技术运动量检测技术

《现代检测技术运动量检测技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、上一页下一页返回第5章运动量检测技术5.1位移检测5.2速度检测5.3加速度检测运动量是描述物体运动的量，包括位移、速度和加速度。运动量是最基本的量，运动量检测是最基本、最常见的检测，它是许多物理量，如力、压力、温度、振动等测量的前提，也是惯性导航、制导技术的基础。上一页下一页返回5.1位移检测位移检测方法（1）积分法测量运动体的速度或加速度，经过积分或二次积分求得运动体的位移。（2）相关测距法向某被测物发射信号，将发射信号与经被测物反射的返回信号作相关处理，求得时延τ，若发射信号的速度已知，则可求得发射点与被测物间的距离。（3）回波

2、法利用介质分界面对波的反射原理测位移。上一页下一页返回（4）线位移和角位移相互转换若测角位移方便，则通过测角位移再换算成线位移；若被测是角位移，也可先测线位移再进行转换。（5）位移传感器法通过位移传感器将被测位移的变化转换成电量、流量、光通量、磁通量等的变化，间接测位移。上一页下一页返回电位器式位移传感器电感式位移传感器光栅位移传感器感应同步器激光距离检测常用的位移传感器常用线位移传感器有：变阻式、电阻应变式、电感式、电容式、霍尔式等。常用角位移传感器有：电位变阻式、电感式等。1.电位器式位移传感器电位器通常由骨架，电阻元件及电刷组成

3、。其形式有直线式和旋转式两种。它通过电位器元件将机械位移转换成与之成线性或任意函数关系的电阻或电压输出。普通直线电位器和圆形电位器都可分别用作直线位移。但是，为实现测量位移目的而设计的电位器，要求在位移变化和电阻变化之间有一个确定关系。电位器式位移传感器的可动电刷与被测物体相连。物体的位移引起电位器移动端的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。通常在电位器上通以电源电压，以把电阻变化转换为电压输出。电位器式位移传感器2.电感式位移传感器（1）自感式（2）差动变压器（3）电涡流式特点：（1）结构简

4、单，传感器无活动电触点，因此工作可靠寿命长。（2）灵敏度和分辨力高，能测出0.01微米的位移变化。传感器的输出信号强，电压灵敏度一般每毫米的位移可达数百毫伏的输出。（3）线性度和重复性都比较好，在一定位移范围（几十微米至数毫米）内，传感器非线性误差可达0.05%~0.1%。同时，这种传感器能实现信息的远距离传输、记录、显示和控制，它在工业自动控制系统中广泛被采用。但不足的是，它有频率响应较低，不宜快速动态测控等缺点。（1）自感式传感器图5-3中介绍的是自感式传感器。由铁心和线圈构成的将直线或角位移的变化转换为线圈电感量变化的传感器，又

5、称电感式位移传感器。这种传感器的线圈匝数和材料导磁系数都是一定的，其电感量的变化是由于位移输入量导致线圈磁路的几何尺寸变化而引起的。当把线圈接入测量电路并接通激励电源时，就可获得正比于位移输入量的电压或电流输出。电感式传感器的特点是：①无活动触点、可靠度高、寿命长；②分辨率高；③灵敏度高；④线性度高、重复性好；⑤测量范围宽（测量范围大时分辨率低）；⑥无输入时有零位输出电压，引起测量误差；⑦对激励电源的频率和幅值稳定性要求较高；⑧不适用于高频动态测量。电感式传感器主要用于位移测量和可以转换成位移变化的机械量（如力、张力、压力、压差、加速

6、度、振动、应变、流量、厚度、液位、比重、转矩等）的测量。常用电感式传感器有变间隙型、变面积型和螺管插铁型。（2）差动变压器（3）电涡流式位移传感器电涡流传感器的变换原理利用的是金属导体在交流磁场中的涡电流效应，下图为电涡流传感器原理图。光栅尺位移传感器（简称光栅尺），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺位移传感器经常应用于机床与现在加工中心以及测量仪器等方面，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。3.光栅尺位移传感器测量原理:常见光栅的工作原理都是根据物理上

7、莫尔条纹的形成原理进行工作的。当使指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一角度来放置两光栅尺时，必然会造成两光栅尺上的线纹互相交叉。在光源的照射下，交叉点近旁的小区域内由于黑色线纹重叠，因而遮光面积最小，挡光效应最弱，光的累积作用使得这个区域出现亮带。相反，距交叉点较远的区域，因两光栅尺不透明的黑色线纹的重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，即遮光面积逐渐变大，使得挡光效应变强，只有较少的光线能通过这个区域透过光栅，使这个区域出现暗带当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成一个小角度θ，并且两个光栅尺刻面相对平行放置时，在光

8、源的照射下，位于几乎垂直的栅纹上，形成明暗相间的条纹。这种条纹称为“莫尔条纹”。严格地说，莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度，以W表示。莫尔条纹