运动量检测技术资料.pptx

运动量检测技术;前言;01;1.线位移和角位移检测。 （1）积分法、（2）相关测距法、（3）回波法 （4）线位移和角位移相互转换、（5）位移传感器 ;;（2）电容式位移传感器: 特点： a.结构简单，能在恶劣环境下工作，可用无机材料（玻璃、石英、陶瓷）作绝缘支架，上面渡以金属作为极板，能承受相当大的温度变化及辐射，以及强烈振动，并可以在各向同性的电介质液中使用。 b.分辨力高（纳米级），动态特性好，电容传感器需要的作用能量极小。因而有较高的固有频率，同时能在几兆赫的频率下工作，从而保证有良好的动态响应能力。 c.小功率、高阻抗，本身发热量小。 d.本身损耗小，零点稳定；由于本身发热引起的零漂，可以认为不存在。 e.变极距型广范用于微位移测量系统中。 ;（3）感应同步器位移传感器: 是应用电磁感应原理把位移量转换成为数字量的位移传感器。 感应同步器是利用两个平面形绕组的互感随相对位置不同而变 化的原理, 将直线位移或角位移转换成电信号的。 感应同步器有直线式和旋转式两种, 直线式（长）感应同步器由定尺和滑尺组成。 旋转式（圆）感应同步器由转子和定子组成。;;（4）电涡流式传感器 根据法拉第电磁感应原理, 块状金属导体置于变化的磁 场中或在磁场中作切割磁力线运动时, 导体内将产生呈涡旋 状的感应电流,此电流叫电涡流,以上现象称为电涡流效应。  根据电涡流效应制成的传感器称为电涡流式传感器。 特点: A、能对位移、厚度、表面温度、速度、应力、材料损伤等进行非接触式连续测量。 B、具有体积小,灵敏度高,抗干扰能力强，频率 响应宽。 C、不受油污等介质影响，应用极其广泛。 D、有变间隙、变面积、螺管型。;;根据法拉第定律, 当传感器线圈通以正弦交变电流I1时, 线圈周围空间必然产生正弦交变磁场H1,使置于此磁场中的金属导体中感应电涡流 I2, I2又产生新的交变磁场H2。根据愣次定律, H2的作用将反抗原磁H1,导致传感器线圈的等效阻抗发生变化。由上可知, 线圈阻抗的变化完全取决于被测金属导体的电涡流效应。而电涡流效应既与被测体的电阻率ρ、磁导率μ以及几何形状有关, 又与线圈几何参数、线圈中激磁电流频率有关, 还与线圈与导体间的距离x有关。因此, 传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数关系式为 Z= F（ρ, μ, r, f, x） 式中: r——线圈与被测体的尺寸因子。 ? 如果保持上式中其它参数不变, 而只改变其中一个参 数, 传感器线圈阻抗Z就仅仅是这个参数的单值函数。通过 与传感器配用的测量电路测出阻抗Z的变化量, 即可实现对 该参数的测量。;电涡流传感器等效电路图;（5）光栅式数字位移传感器 光栅是一种在基体上刻制有等间距均匀分布条纹的光学元件。用于位移测量的光栅称为计量光栅。 下图为透射光栅的示意图。 图中a为刻线宽度, b为缝隙宽度, a+b=W称为光 栅的栅距（也称光栅常数）。通常a=b=W/2, 也可刻成 a:b=1.1:0.9。 目前常用的光栅每毫米刻成10、25、50、 100、250条线条。 ;光栅传感器又称光栅读数头, 主要由标尺光栅、 指示光栅、 光路系统和光电元件等组成。标尺光栅的有效长度即为测量范围。 指示光栅比标尺光栅短得多, 但两者刻有同样的栅距, 使用时两光栅互相重叠, 两者之间有微小的空隙, 其中一片固定, 另一片随着被测物体移动, 即可实现位移测量。 ;光栅测量原理: 当指示光栅和标尺光栅的线纹相交一个微小的夹角时, 由于挡光效应（对线纹密度≤50条/mm的光栅）或光的衍射作用（对线纹密度≥100条/mm的光栅）, 在与光栅线纹大致垂直的方向上, 产生出亮暗相间的条纹, 这些条纹称为“莫尔条纹” 。 莫尔条纹测位移的特点: (1)位移的放大作用 当光栅移动一个栅距W时, 莫尔条纹移动一个间距B, 莫尔条纹的间距B与两光栅线纹夹角θ之间的关系为: B =W/2sin（θ/2）≈W/θ θ越小, B越大。例如θ很小, 则1/θ较大, 即莫尔条纹宽度是栅距的1/θ倍。这相当于把 栅距放大了1/θ倍, 提高了测量的灵敏度。 ;02;二、常用的速度测量传感器;03;03;二、微机电加速度计;1．硅微型加速度计的类型 硅微型加速度计的型式多种多样。按检测质量支承方式分有悬臂梁支承、简支梁支承、方波梁支承、折叠梁支承和挠性轴支承等；按检测信号拾取方式分，有电阻检测、隧道电流检测、热对流检测、电容检测和谐振频率检测等。 （1）压阻式加速度计 （2）隧道电流型加速度计 （3）微型热对流加速度计