机械量测量之位移测量与转速测量.pptx

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1、第七章机械量测量机械量测量机械量测量主要包括位移（线位移及角位移）测量速度（转速）及加速度测量、机械振动测量、力和力矩的测量。有关力的测量内容已作了介绍。位移测量（电涡流）1转速测量（霍尔方式）2主要内容位移测量（电涡流）1转速测量（霍尔方式）2主要内容1.1概述线位移量为质点在直线方向位置的变化量，而角位移量则是角度方向位置的变化量。位移的测量是通过位移传感器将被测位移量的变化转换成电量。目前测量位移的传感器品种繁多，有接触式或非接触式两大类。测量方法多样，如电感、变压器、电涡流、电容、电位器等。1.1概述常用线位移

2、传感器变阻式：滑线、变阻器电阻应变式：电感式：差动变压器、螺管式、电涡流式电容式：变面积、变间隙霍尔元件感应同步器长光栅长磁栅1.1概述常用角位移传感器滑线变阻式，变阻器，应变计式差动变压器式自整角机，旋转变压器，微动同步器电容式，圆感应同步器圆光栅，圆磁栅角度编码器：接触式、光电式1.2电涡流传感器电涡流电涡流消耗一部分能量，在交流电气设备中是一种有害的现象。工程中电涡流的热效应用作高频加热器。电涡流产生的磁场线圈阻抗变化效应，用作厚度和位移的检测元件。电涡流式传感器是利用涡流效应，将非电量转换为阻抗变化而进行测量的。

3、电涡流作用原理电涡流例子如图，一个扁平线圈置于金属导体附近，当线圈中通以正弦交变电流时，线圈周围就产生一个正弦交变磁场。置于该磁场中的金属导体内就产生电涡流。后者将产生一个与原磁场方向相反的新磁场，抵消部分原磁场，使通电线圈的有效阻抗发生变化。电涡流作用原理阻抗发生变化的原理若把被测金属导体形象地看作一个短路线圈，则电涡流的相互作用可以用变压器等效电路来表示。可列出电路方程组为电涡流作用的等效电路阻抗发生变化的原理原边线圈的等效电阻为线圈的等效电感为被测位移变化，引起互感系数变化、线圈阻抗Z变化，也引起线圈电感L和品质因

4、素Q变化。涡流传感器的转换电路可以选用Z、L、Q中的任一参数并将其转换为电量进行测量。涡流检测的发展史1824年加贝发现了铜板对摆动着的磁铁有阻尼现象，提出了涡流存在的实验。几年以后发现在非均匀强磁场中运动的铜盘中有电流存在。1831年法拉弟发现了电磁感应现象，并在实验的基础上提出了电磁感应定律。1861年麦克斯韦将法拉弟的概念用完整的数学方程式表示出来，建立了系统严密的电磁场理论。1873年提出了位移电流：变化的电场激发涡旋磁场。涡流检测的发展史涡流检测的发展史1879年休斯首先将涡流检测应用于实际——判断不同的金属和

5、合金。1926年涡流测厚仪问世1831年德国的福斯特博士在理论和实践上完善涡流检测技术一百多年里，电磁理论及其试验不断完善，电子元器件不断更新换代，大大推进了涡流检测技术的发展。涡流检测的发展史福斯特在基础试验和理论推导的基础上发表了大量有关涡流检测的论文，并创办了福斯特研究所。-----早在50年代。他的涡流检测技术与设备推动了全世界涡流检测技术的发展。美国、前苏联、法国、英国、日本也先后做了大量的开发性工作，发表了大量论文，并都能生产高水平的涡流检测设备。涡流检测的发展史我国开展涡流检测的研究工作始于60年代、并先后

6、研制成功了一系列检测系统。在我国的航空航天、冶金、机械、电力、化工、核能等领域中正在发挥着愈来愈重要的作用。初期的YY-11型管材探伤仪后来YY-17、TC-2000、ED-251、NE-30现在用途极为广泛的EEC-96数字涡流检测设备。涡流阻抗检测法涡流检测的信号来自于线圈的阻抗或次级线圈的感应电压的变化。但因为影响阻抗和电压的因素很多。在发展过程中曾提出过多种消干扰的方法，但直到阻抗分析法的引进才使涡流检测技术由重大的突破。直到目前为止，阻抗检测法依然是涡流检测中应用最广的方法。高频反射式电涡流传感器的结构如图所示

7、，主要由一个安置在框架上的扁平线圈构成。线圈外径大、线性范围就大，但灵敏度低；反之，线圈外径小，灵敏度高，但线性范围就小。为了小型化，也可在线圈内加磁心，提高线圈的品质因数值高频反射式的结构高频反射式电涡流传感器结构1-线圈2-框架3-框架衬套4-支座5-电缆6-插头高频反射式电涡流传感器是利用线圈与被测导体之间的电磁耦合进行工作的，因而被测导体材料的物理性质、尺寸与形状都关系到传感器的特性。一般来说，1.被测导体的电导率越高，灵敏度也越高；而磁导率对灵敏度的影响则相反。2.被测体的大小也会影响到灵敏度，若被测体为平面，

8、在电涡流环的直径等于线圈直径处的电涡流密度最大；在电涡流直径为线圈直径的1.8倍处，电涡流密度已衰减为最大值的5%。为了充分利用电涡流效应，被测体环的半径不应小于线圈外半径的1.8倍。高频反射式德国米铱测试技术公司开发生产的multiNCDT100非接触电涡流位移传感器。适用于测量铝材料（非铁磁体被测体），或者钢ST