《传感器检测技术及仪表》第9章PPT

第9章机械量的电测法9.1转速的电测法转速的表示方式：1、转动角速度2、转速——每分钟转动圈数n3、转动频率f——每秒钟转动圈数4、转动周期9.1.1模拟式电测法一、测速发电机——把转速转换成电压9.1.1模拟式电测法二、磁性转速表——把转速转换为转角esknknk图9-1-1磁性转速表的结构原理2cskxk图9-1-2离心式转速表结构原理三、离心式转速表——把转速转换为位移图9－1－3频闪转速表原理图1－被测转轴；2－反光标志；3－频闪管；4－多谐振荡器四、频闪转速表反光标志最亮且稳定不动时，闪光频率等于转动频率一、转速传感器――将转速转换成脉冲频率1、转换公式脉冲频率n——每分钟转动圈数m——每转一周传感器发出脉冲数，2、实例：1°磁电式图9－1-4图9－1-52°电容式图9－1-63°霍尔式图9－1-74°光电式：透射式图9－1-8（b）反射式图9－1-8（a）5°圆栅式图9－1-99.1.2计数式电测法1、磁电式转速传感器（a）开磁路磁阻式（b）闭磁路磁阻式磁阻式转速－脉冲转换电路图9－1－6电容式转速传感器2、电容式转速传感器图9－1－7霍尔式转速传感器3、霍尔式转速传感器（a）反射式（b）透射式4、光电式转速传感器光电式转速传感器测量电路图9－1－9多齿电容传感器2360mm5、多齿电容传感器二、转速传感器测量电路1、测频计数式2、测周计数式9.2振动的电测法9.2.1相对振动传感器与绝对振动敏感器一、相对振动传感器相对振动——物体相对于其平衡位置的往复运动。（a）固接式（b）弹压式特点：①固定部分与运动参照点（平衡）位置相对静止②可动部分与被测振动体一起运动22200222dydydxDydtdtdt0km022ccDmmk二、绝对振动敏感器绝对振动——被测物体相对于大地或惯性空间的往复运动敏感器功能：把被测物体的绝对振动x转换成敏感器可动部分与固定部分的相对振动y①固定部分与被测振动体一起运动②可动部分（质量m）通过弹簧K与固定部分相连接③可动部分与固定部分之间相对运动受阻尼力作用，阻尼系数为C。2、绝对振动敏感器的运动分析①运动关系：（矢量相加）②受力分析：弹簧力阻尼力③运动方程④传输函数：（高通）（带通）（低通）2、绝对振动敏感器的功能：①当时为位移敏感器②当时为加速度敏感器③当时为速度敏感器9.2.2绝对振动电测法一、位移传感器配接绝对振动敏感器可动部分与固定部分用弹簧片或弹性体相连，可动部分与质量块相连，固定部分与被测振动体相连。9.2.2绝对振动电测法一、位移传感器配接绝对振动敏感器1、电容式加速度传感器接入变压器电桥输出电压幅值与加速度幅值关系2、差动变压器式加速度传感器特点：传感器壳体固接在被测振动体上悬臂梁作为质量块的弹性支承悬臂梁根部应变电桥输出电压与被测振动加速度成正比3、应变式加速度传感器图9－2－5（b）以悬臂梁作为弹性支承的加速度传感器4、霍尔式加速度传感器悬臂梁由金属片和双压电片构成,一端固定在传感器外壳上，另一端装有质量块。悬臂梁作为质量块弹性支承。双压电片弯曲产生电荷与加速度成正比。5．压电式加速度传感器（1）弯曲型5．压电式加速度传感器（2）压缩型（3）剪切型二、磁电式传感器配接绝对振动敏感器——电动式地震检波器可动部分与固定部分用弹簧片相连，可动部分为活动线圈和铝筒（质量m），固定部分为外壳和磁钢与被测振动体相连，线圈相对磁钢的运动产生感应电压。三、惯性式测振传感器配接微分电路和积分电路1、在位移传感器后配接一级微分电路构成速度传感器，2、在位移传感器后配接二级微分电路构成加速度传感器。3、在速度传感器后配接积分电路构成位移传感器。4、在速度传感器后配接微分电路构成加速度传感器。Xm——振动位移幅值、Vm——振动速度幅值、Am——振动加速度幅值只要测得一个振动参量，就可根据振动频率求得另外两个振动参量。9.3力与荷重的电测法9.3.1力敏感器——把力转换成位移或应变一、实心圆柱二、悬臂梁（a）等截面梁（b）等强度梁各种力敏感型弹性元件的共同点：在一定的弹性限度范围内，能把力转换成与其成正比的位移或应变。其转换关系式可统一简化为：因此，应变式传感器和位移传感器只要配置力敏感型弹性元件，便可构成能够把力转换成电量的力传感器9.3.2力的间接电测法1、受力圆柱上沿轴向和周向粘贴应变片四应变片连接成差动全桥AEFkUU)1(20一、应变式力传感器——应变片粘贴到力敏感器上接成差动电桥应变电桥的输出电压2、等强度梁上下两表面粘贴应变片，四个应变片连接成差动全桥应变电桥输出电压3、受力薄臂环上粘贴应变片，四个应变片连接成差动全桥应变电桥输出电压4、受力固定梁粘贴应变片，四个应变片连接成差动全桥应变电桥输出电压图9－3－7电容式荷重传感器1－动极板；2－定极板；3－绝缘材料；4－弹性体；5－极板支架二、位移式力传感器1、电容式荷重传感器2、差动变压器式荷重传感器9.3.3电子秤1、电子台秤2．吊车秤3．料斗秤4．平台秤和轨道衡5、电子皮带秤dtCdttWUUWttg2001)(9.4力矩的电测法9.4.1扭轴（扭矩敏感器）扭轴产生的剪应变：扭轴两端面的扭角：9.4.2力矩的扭轴式电测法一、应变法在扭转轴上选取适当的截面，在截面的圆周方向每隔90°布置一个应变片，其贴片方向仍沿与轴线成45°和135°的方向，并将它们接成差动全桥的形式，二、扭角法１、光电式转矩传感器2、磁电式相位差扭矩传感器1－弹性轴；2.3－卡环；4.5－振弦3、振弦式扭矩传感器