第8章 机械量测量.ppt

8.2 振动测量 测量内容： 基本参数：振动物体上某点的位移、速度、加速度、频率和相位。 机构或部件的动态特征：以某种激振力作用在被测体上，使它产生受迫振动。测量输入（激振力）和输出（被测件振动响应），从而确定被测件的固有频率、阻尼、刚度和振型等参数。 8.2 振动测量 8.2.1 压电式测振传感器 利用压电效应将振动参数转变为电信号 压电材料：压电晶体（石英晶体，二氧化硅）、压电陶瓷、高分子压电材料。 8.2 振动测量 图8-2。 传感器与被测物体一起受到冲击振动时，压电元件受质量块惯性力的作用，根据牛顿第二定律，此惯性力是加速度的函数。 惯性力作用于压电元件上，因而产生电荷 ，当传感器选定， 为常数，则传感器输出电荷为 为 轴方向的压电系数。 所以只要测出加速度传感器输出的电荷大小，就可求出 的大小。 8.2.2 电磁式测振传感器 图8-3。 利用电磁感应原理测量振动。 传感器与被测物体一起振动，内部可动部分相对于外壳产生相对运动，使线圈在工作气隙中切割磁力线产生感应电动势，此电势大小正比于被测物体的振动速度。 核电厂汽轮机主轴或轴承的振动测量使用此种传感器。 利用电涡流传感器可以实现对位移、材料厚度、金属表面温度、应力、速度以及材料损伤等进行非接触式的连续测量，这种方法灵敏度高、频率响应范围宽，体积小等一系列优点，适合测金属物体的小位移。 测振传感器，如图8-4。 整个汽轮机轴系共有12个轴承，对应每只轴承，分别在左右安装两个轴振动测量探头，安装位置与垂直方向成正负45度角。每台机组共有24个轴振动测量探头。涡流式的。 涡流型位移传感器，如图8-9 每台机组共有4个涡流式轴向位移检测探头，分别安装在四块推力块上。运行中，轴向位移大小就是推力块工作面（乌金层）的磨损下程度，改变探头与工作面的距离，涡流探头就会输出对应的电信号，有效的监测轴向位移量的大小。 电涡流式转速传感器 在高压缸转轴外端处同轴安装了一个60齿的测速齿轮，4个涡流式汽轮机监测速度探头和另外五个汽轮机调节速度探头分别安装在齿轮正上方。当测速齿轮施转时，探头与测速齿轮间的空气间隙就会随探头对应齿顶或齿根位置而变化，从而在齿轮表面所产生的涡流大小也不同。 差动变压器位移测量仪表在核电站中的应用 燃料元件轴向膨胀或收缩的测量 燃料元件弯曲度的测量 控制棒或燃料元件振动的测量 控制棒棒位的测量 阀门位置指示 各种构件相对位置的检验 基于应变片的电阻在由位移产生的压力作用下其阻值产生变化，通过测阻值的变化来反映被测物体的位移大小。 8.4.1 电容式转速器 图8-10 电容极板与齿轮相对时电容量大，而电容极板与齿隙相对时电容量最小。齿轮旋转，电容量发生周期性变化，在测量电路中产生一系列脉冲，此脉冲的频率正比于齿轮的转数。 光敏电阻特点： 光敏的灵敏度易受湿度的影响，因此要将导光电导体严密封装在玻璃壳体中。 暗电阻 无光照条件下的电阻 亮电阻 一定光照条件下的电阻 暗电流 暗电阻条件下的电流 亮电流 亮电阻条件下的电流 光电流=亮电流—暗电流 光电池和光敏晶体管工作情况类似： 半导体材料在光照条件下会产生电动势。 光敏二极管结构和一般二极管相似，光敏二极管在电路中一般是处于反向工作状态， RL 光 P N UO 反向电阻大，几乎截止 光敏二极管的光电流 I 与照度之间呈线性关系 光电转速传感器及应用 基本原理： 当转轴转动时，光线经调制后投射至光电器件，转换成相应的电脉冲信号，经过整形、放大后变成标准脉冲信号， 计算出脉冲信号频率后，就可以推算出转速。 光电转速传感器是利用光电转换原理测量转速的非接触式传感器，有投射式和反射式两种测量方式。 光电数字式转速表工作原理图 3 2 1 2 3 1 特点：结构简单，使用方便 缺点：受环境光照情况影响 外壳密封，采用红外光线或者激光作为光源。 光源和光敏器件 光电传感器不仅可以测量转速，还可以完成很多参数的测量，如：烟尘浊度监测 当烟道浊度增加，光源发出的光被烟尘颗粒的吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化 平行 光源 光电 探测 放大 显示 刻度 校正 报警器 烟道 4.3.2 磁敏转速传感器 在转速测量中，也有利用磁敏传感器作为检测手段的转速测量仪表，如汽车里程表的转速测量等。磁敏传感器是将电磁量