[物理]测试技术.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 高频(1MHz以上)激励电流i施加于邻近金属板一侧的线圈，由线圈产生的高频电磁场作用于金属板的表面。金属板表面感应的涡流产生的电磁场又反作用于线圈上，改变了电感的大小。当线圈与金属板的距离发生变化时，导致耦合系数k、线圈自感L、线圈阻抗ZL的相应变化。 高频反射式涡流传感器 * 多用于测定材料厚度。当激励低频电压e1加到发射线圈W1上后，在被测材料中产生涡流i而损耗部分能量，导致接收线圈W2上产生的感应电动势e2减小。其减小量与材料的厚度和材料性质有关，对一定的材料，e2随厚度呈指数规律减小。 低频透射式涡流传感器 * 6.5 压电式传感器 压电效应 某些物质在沿一定方向上施加外力使之变形时，其内部电荷分布将发生变化，使得表面的金属电极产生电荷。在外力除去后，它们又重新回到不带电的状态。这种现象称为正压电效应。 相反，如果把这些物质置于电场中，其几何尺寸也将发生变化，这种由于外电场作用导致物质的机械变形的现象，称为逆压电效应，或称为电致伸缩效应。 * 通常把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”，而把沿机械轴y方向的作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。而沿光抽z方向受力时不产生压电效应。 压电效应 不受力时： 大小相等，相互夹角 ， 因此， 。 * 石英晶体极化效应 * 把沿电轴x方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”。 纵向压电效应 * 把沿机械轴y方向的作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”。 横向压电效应 * 6.7 霍尔传感器 金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势，这种物理现象称为霍尔效应。 第八章 振动测试 机械振动测试方法： 机械方法: 振动频率低、振幅大、精度不高。 光学方法: 精密测量和振动传感器的标定 电测方法: 应用范围最广 按测振参数分：位移、速度、加速度传感器； 按参考坐标分：相对式、绝对式(惯性式）传感器； 按变换原理分：磁电式、压电式、电阻应变式、电感式、电容式、光学式； 按传感器与被测物关系分：接触式、非接触式传感器 拾取振动信息的装置通常称拾振器，传感器是其核心组成部分。 机械振动测试方法： 8.1 测振传感器 相对式、绝对式传感器 相对式传感器是以空间某一固定点作为参考点，测量物体上的某点对参考点的相对位移或速度。 绝对式传感器是以大地为参考基准，即以惯性空间为基准测量振动物体相对于大地的绝对振动，又称惯性式传感器。 惯性式测振传感器原理 惯性传感器是二阶测试系统。其频率响应函数为： 幅频特性 (即为输出信号与输入信号的幅值比) 为： 相频特性表达式为 惯性位移传感器的正确响应条件： 当测试系统输入为 , 其响应的稳态输出可写为： 可见正确响应条件： 理论上上限频率无限 惯性式速度传感器的正确响应条件 当惯性传感器的输入为 ,输出为 时,称为速度传感器。对于速度传感器,可将式(A)的分子和分母同乘被测振动频率,得 惯性速度传感器与惯性位移传感器有着相同的幅频特性和相频特性。 正确响应条件： 理论上上限频率无限 惯性加速度传感器的正确响应条件 加速度传感器的输入是 ,输出是 。由式(A)得： 若 为一常数,则传感器质量元件相对壳体的位移与被测振动加速度成正比。为便于分析幅频特性,将式改写： 正确响应条件 理论上下限频率为零 8.3 振动测量与试验 振动参数：表示振动特性的量值。 振动位移（振幅）、速度、加速度、 频率、衰减系数（阻尼）、相位、 固有频率、振型、激振力、动应力等。 第八章 习题 8. 1 拟用固有频率fn = 100Hz, 阻尼比ζ= 0. 7 的惯性式测振装置( 题图8. 1) 测频率为f =45Hz 的加速度时, 其振幅误差为多少? 又, 若用此装置所记录频率为5Hz 之振动位移的振幅范围为±0. 1mm, 则可测试的最大加速度为多少? 8. 2 如果有两只惯性式测振传感器, 其固有角频率和阻尼率分别为ωn1 = 250rad / s,ζ1= 0. 5;ωn