4 工业传感器原理与应用PPT.ppt

* 1、位移的一阶导数==速度；速度的一阶导数==加速度； 位移用来进行轴心轨迹的刻画；速度描述振动劣度，国标；加速度对冲击类故障明显； 2、转速和频率有关，是工艺量； 3、流速也是工艺量，设计的管道由于有弯角，输入输出的流速不等，则容易出现旋转失速的情况，这主要是设计不合理。 4、扭矩决定工况、负载。如电机的输出轴，扭矩的改变，引起振动大小改变，从而可以根据扭矩值设定报警限。 * 1、声音检测是一种非接触式的测量，但利用声音易受空气传播的噪声干扰。波音公司利用麦克风阵列可以实时检测飞机在运行过程的故障信息。 2、温度有接触式和非接触式两种，体温计是最简单的传感器；红外测温仪则是非接触式的测量，与手枪类似，激光束打在物体表面上，与物体表面的黑体系数有关，精度问题需要注意。 * 光学：光谱分析；如LIBS：激光诱导击穿光谱仪 * 模拟型传感器：电阻变化，经过调理，A/D 后再进入计算机； 数字型传感器：省略A/D这个步骤，直接进入计算机； 例如：我们要测温度，首先应该确定测量的范围？安装方式？尽量选择数字型的，可以直接读数 * 灵敏度越高，意味着传感器所能感知的变化量越小，即被测量稍有一微小变化，传感器就有较大输出； 加速度传感器的灵敏度500mv/g 从一定角度讲，传感器的灵敏度越高越好，因为灵敏度越高，意味着传感器能够感知的变量量越小，即被监测量稍有微小变化，传感器就会有较大的响应，系统马上就能检测到。 但是，并非越高越好，因为当灵敏度很高时，与测量信号无关的外界噪声很容易混入，并且噪声会被电子系统进一步放大。 * 选择传感器的线性度越多越好 非线性度的物理含义（**） * 大四时候选择《机电综合实验课》的称重实验，砝码从1kg往上加至5kg，再从5kg减少到1kg的过程 * 精度和误差的关系（***） 精确度表示传感器的输出与被测量真值的一致程度，精确度越高，传感器越能真实反映被测量 精度分为相对精度和绝对精度，工程实际中，传感器的精度都是用相对精度%来描述的。 但是系统的精度用两者的加和来描述：温度测量误差为0.5%+-1*.位移测量误差为0.2%+—1um 精确度越高越好，价格越昂贵。实际工程测量中，一般情况下，精度达到1.5%左右即可，有时候甚至3%~5%都是可以接受的。 * 购买/设计传感器时候，应该考虑的指标，其他还包括： 磁电式传感器在磁场中工作时，会带来测量误差 在温度变化大的场合使用应变式传感器，应考虑温度补偿 * 输出与输入成正比的范围 传感器的线性范围越宽，其量程越大 传感器在线性区内工作，是保证测量精度的基本条件 * 简述如何利用高频振动来进行SPM(***) 一般测量的上限频率取传感器固有频率的1/3，这时测得的振动值误差不大于12% * 体积的要求：扳手的位置是否留出来，易于维护； 信号的引出方式：如测量扭矩，若采用有线方式，则线就会缠绕，必须使用无线遥测方式 传感器的来源：价格因素 * 举例：对于位移而言，同是4mm，但高速情况下的位移更容易出故障； 对于加速度而言，同时4g，但在低速情况下就能产生这么大冲击，说明故障很恶劣； 国标用速度的能量来衡量 需要举例说明清楚位移和加速度相反的特征（***） * 注意单位的换算：1mil = 0.001 in, 1 in = 25.4mm 第一小节课讲到的地方。 * 电机两侧的传感器的振动相位可以判断其故障类型，相位为0，则说明地基所动；相位相反，则输出轴与电机轴的联轴节有问题，不对中 需要强调的是：振动传感器的安装，对于位移传感器自学 * 几条原则:承载区分析、传递路径最短，易于安装； 1和2测轴向振动；1通过端盖—轴承外圈，而且一般有螺钉，可以在螺钉上打孔安装，或贴放磁座；2路径远； 3和4测径向振动；放在3的上面是否可以？ * 人不能直接到达；可以有不同的针长； 点压强，更敏感； 压电加速度传感器原理 压电效应 某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形 内部会产生极化现象，在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。 外力去掉后，会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。 压电材料 石英晶体、压电陶瓷 压电加速度传感器原理 石英晶体 Z轴：光轴，光线沿z轴通过晶体，不产生折射，沿z轴方向作用力，不产生压电效应 X轴：电轴， Y轴：机械轴，力轴 光轴 电轴 机械轴 压电加速度传感器原理 石英晶体的压电效应 压电加速度传感器原理 石英晶体的压电效应机理 在无外力作用时，硅离子所带的正电荷等效中心与氧离子所带负电荷的等效中心是重合的，整个晶胞不呈现带电现象。 1——正电荷等效中心， 2——负电荷等效中心。 压电加速度传感器原理 石英晶体压电效应的机理 当晶体的机械轴方向受到压力时，产生晶格变形 O2-的负电荷中心上移， 在上表面产生