3.7速度、加速度和振动检测(li).ppt

3.7 速度、加速度及振动检测 速度、加速度及振动是物体机械运动测量的三种重要参数，是工业生产和日常生活中极为常见的物理量，主要应用于交通汽车、工业生产、航空航天三大产业。 3.7.1 基本概念及检测方法 速度和加速度 速度是单位时间内运动物体位移的变化量，工程上一般分为直线运动速度（简称线速度）和旋转速度（简称转速）。线速度的计量单位通常用m/s（米/秒）来表示，转速的计量单位常用r/min（转/分）来表示。 加速度是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值，是描述物体速度改变快慢的物理量 。 通过测量加速度来测量物体的运动状态，加速度测量广泛应用于航天、航空和航海的惯性导航系统及运载武器的制导系统中。 2、常用的速度测量方法 （1）平均速度法 根据速度的定义，速度可以通过物体在一定时间内移动的距离求得，这种方法只能求平均速度，距离越小，越接近瞬时速度。如光束切断法、相关测速法、空间滤波器测速法等。 （2）加速度积分法和位移微分法 利用速度与加速度、位移的微分和积分关系，测得运动体的运动速度，在振动测量中常用方法。 （3）线速度和角速度相互转换法 基于同一运动体上线位移和角位移在有固定关系原理。 (4）利用各种速度传感器， 将速度信号变换为电信号、光信号等易测信号。速度传感器法是最常用的一种方法。多普勒测速仪、磁电速度传感器等。 加速度测量是基于传感器内质量体敏感于加速度而产生惯性力原理，是一种全自主的惯性测量。 加速度的测量主要是通过加速度传感器进行的，依据产生的惯性力的原理不同分，加速度传感器分为压电式、压阻式、应变式、电容式、振梁式、磁电感应式、隧道电流式、热电式等。 （三）振动 1、振动的概念 机械振动是物体在其平衡位置附近所作的周期性往复运动。 振动是自然界中常见的物理现象，振动试验和监测是研究和解决工程实际技术问题的重要手段。如机械设备振动、土木结构振动、运输工具振动、武器、爆炸引起的冲击振动等。 按振动的频率范围分：有高频振动、低频振动和超低频振动等。 从振动信号的统计特征来看，可将振动分为周期振动、非周期振动以及随机振动等。 2、振动测量方法 按振动信号转换的方式可分为电测法、机械法和光学法。 目前电测法是常用的方法，电测法将被测对象的振动量转换成电量，然后用电量测试仪器进行测量。用电测法测量振动的装置成为振动传感器。 振动传感器按工作原理不同有压电式、应变式、磁电式、电容式、电涡流式等； 按测试参考坐标有相对振动传感器和绝对振动传感器，绝对振动传感器是以大地为参考基准，相对振动传感器是以空间的一点为参考点； 按被测振动参数分有振动位移传感器、振动速度传感器、振动加速度传感器。 按传感器放置位置有接触式和非接触式之分，接触式中有磁电式、电感式、压电式等；非接触式中又有电涡流式、电容式、霍尔式、光电式等。 3.7.2 速度的检测 磁电式速度传感器 光束切断法测速仪 转速传感器 （一）磁电式速度传感器 其工作原理基于电磁感应定理 当一线圈作直线运动或旋转运动时，穿过其的磁通会发生变化，产生感应电动势，电动势输出与线圈运动速度成正比。 磁电式速度计 在测振时，传感器固定或紧压于被测系统，磁钢与壳体一起随被测系统的振动而振动，装在芯杆上的线圈和阻尼环组成惯性系统的质量块并在磁场中运动，其输出电压与线圈切割磁力线的速度成正比。阻尼环一方面可增加惯性系统质量，降低固有频率，另一方面在磁场中运动产生的阻尼力使振动系统具有合理的阻尼。 （二）光束切断法测速仪 （三）转速传感器 转速传感器是将旋转物体的转速转换为电量输出的传感器。转速传感器属于间接式测量装置，可用机械、电气、磁、光和混合式等方法制造。按信号形式的不同，转速传感器可分为模拟式和数字式两种。 常用的转速传感器有光电式、电容式、变磁阻式、频闪测速仪、离心式、磁性式以及测速发电机等。 （1）离心式转速表 离心式转速表属于机械式转速表中的代表种类，特别是手持式离心转速表，在转速表的使用者中有着较高的认同度。目前，离心式转速表被广泛的应用在各行各业，如电机、洗衣机、汽车、轮船和飞机等制造行业。 离心式转速表的优点是，对测量结果的指示直观，运行可靠、坚固耐用。 离心式转速表的缺点是，其本身的测量原理简单，测量精度相对较低，一般测量精度是在1到2级，且离心式转速表的结构比较复杂，不利于制造和维修。 （1）离心式转速表 数字式转速传感器: 数字式传感器: 把输入量转换成数字量输出 优点：测量精度和分辨力高，抗干扰能力强，能避免 在读标尺和曲线图时产生的人为误差，便于用 计算机处理。 最简单的数字式传感器是编码器(ADE) 角度数字编码器（码盘）或直线位移