位移位置和物位的测试.ppt

第四章 位移的测量 因为位移是矢量，其大小是某一方向上的大小，所以位移测量时，测量方向应与位移方向重合，这样才能真实地测量出位移量的大小。否则，测量结果仅仅是被测位移量在测量方向上的分量。 4.1 常用位移传感器 4.1.1 电感式传感器 电感式传感器是把被测量转换为电感量变化的一种器件。 按变换方式的不同可分为自感型和互感型。 为了判别衔铁位移的方向，测量电路一般采用带相敏整流的交流电桥，如图所示。 分析表明,影响高频线圈阻抗Z的因素,除了线圈与金属板间距离δ以外,还有金属板的电阻率ρ, 磁导率μ以及线圈励磁圆频率ω等。 变化δ,可作为位移,振动测量; 变化ρ或μ值,可作为材料鉴别或探伤等。 互感型 为了判断衔铁移动的方向，常采用相敏检波电路和差动整流电路。 如图所示为由变压器T1和T2以及接成环形的四个半导体二极管组成的相敏检波电路。 上式表明，当被测的量使δ、A或ε发生变化时，都会引起电容C的变化。如果保持其中的两个参数不变，而仅改变另一个参数，就可把该参数的变化变换为单一电容量的变化。 根据电容器变化的参数，可将电容传感器分为极距变化型、面积变化型和介质变化型三类。 1）变极距型电容传感器 变极距型电容传感器的结构原理如图 为了提高灵敏度和改善线性，以及克服某些外界条件如电源电压、环境温度变化的影响，实际使用时常采用差动式结构。 3）变介电常数型电容传感器 因为各种介质的相对介电常数不同，所以在电容器两极板 间插入不同介质时，电容器电容量也就不同，利用这种原理 制作的电容传感器称为变介电常数型电容传感器。 电容式传感器的测量电路 电容式传感器有多种转换输出电路，如交流电桥、脉宽调制电路、调频电路、运算放大器电路等。 交流电桥是将电容传感器接入电桥作为电桥的一个臂或两个相邻臂，其它桥臂可以是电阻、电容或电感，如图所示。 例1 一电容传感器，其圆形极板r = 5mm，工作初始间隙?0 = 0.3mm，问：工作时如果传感器的工作间隙变化?? =±2?m，则电容变化量是多少？ 例2 用结构参数为长L = 100mm，宽b = 20mm，间隙? = 2mm的线位移电容传感器，测试位移量?x =±40?m的变化，试求：电容变化量是多少？ 4.1.3应变式位移传感器 应变式位移传感器采用悬臂梁—螺旋弹簧串联的组合结 构，因此适用于较大位移测试。 4.2 位移的测试 在自动测试技术和工程技术中，测试机械零件的长度、厚 度和表面粗糙度等，可以利用不同的位移传感器进行线位移 的测试。 4.2.2电感式轮廓仪 电感式轮廓仪是实现表面粗糙度测试的一种仪器，它是 通过测量触针的机械位移而获得被测表面粗糙度信息的。 4.2.3电感式滚柱直径分选装置 用人工测试和分选轴承用滚柱的直径是一件十分费时且容易出错的工作。 4.2.4电感式仿形机床 在加工复杂机械零件时，采用仿形加工是一种较简单的方法。 4.2.5 超声波测厚仪 如图所示为数字式超声波测厚仪方框图，它由主控器、 发射电路、接收放大器、计数显示器等部分组成。 4.3 位置的测试 在数控机床或印刷机械、输送机械、电梯、自动焊接机等自动化生产装置中，常需要对某可动部件的动作位置进行检测定位，或者判断是否有工件存在等。 此时测试结果一般不需要是确定量，只需用开关形式判断其位置或状态，实现这种类型测量的传感器常称作开关类传感器。 4.3.1开关类传感器 1.电感式接近开关的工作原理 2.电容式接近开关的工作原理 4.3.2开关类传感器应用实例 如图所示为应用于机械加工中心中各种位置测试和应用于 机器人手臂位置测试的示意图。 4.4 物位的测试 4.4.1概述 物位是指各种容器中液体介质液面的高低、两种不相容的液体介质的分界面的高低和固体粉末状物料的堆积高度等的总称。 通过物位的测试能获得各种容器和设备中所储存物质的体积和质量，以反映某一特定基准面上物料的相对变化，监视或连续控制容器设备中的介质物位，或对物位上下极限位置进