自动检测与控制 第6章 机械量检测与仪表推荐.ppt

刘玉长 第六章 机械量检测与仪表 第一节 转速、转矩与功率测量 第二节 位移与厚度测量 第三节 振动与加速度检测 第四节 力与电子称量仪表 本资料由大学生客栈网（/）整理 机械量包括速度(线速度、转速)与加速度，位移(线位移、角位移)，力(重力或质量力)与力矩，振动等参数，这些参数不仅是运动控制等系统中的重要参数，也是动力机械性能的重要技术参数，同时也是其他参数，如温度、压力、流量等检测的前提。 机械量测量仪表一般由传感器、测量电路、显示(或记录)器和电源组成。 第一节 转速、转矩与功率测量 一、转速测量 * (一) 磁电式速度表 磁电式速度传感器利用电磁感应原理将速度转化为电信号。恒定磁通式(动圈式)和变磁通式(磁阻式)两种类型。 动圈式(恒定磁通)速度传感器 (a) 直线运动 (b)旋转运动 1-线圈；2-运动部分；3-永久磁铁 * 磁阻式(变磁通)电磁感应转速表 原理：当齿轮随转轴旋转时，由于齿轮的凹凸引起磁阻变化，线圈2中感应出交变电压，其频率f为齿轮齿数n与转速ω的乘积f =nω，则转速ω=n?f。 (a)开路式 (b)闭路式 磁阻式转速传感器 1-永久磁铁； 2-感应线圈； 3-软铁； 4-齿轮； 5-转轴； 6-内齿轮； 7-外齿轮 * (二) 光电式转速表 1、透射式光电转速表 被测轴7一起转动的测量盘3、不动的读数盘4，光源1、透镜2和5以及由光敏元件6组成的光电测量系统。转速n计算公式为： n = 60(N／M) 式中，N —脉冲频率； M —每转脉冲数(等于圆周上所开缝隙数)。 * 2、反射式光电转速表 采用简单光学系统配合将反射光投到光敏元件上，就可以输出相应的电脉冲，以求出被测轴转速。 (1) 在转轴上不便于安装测量转盘时，可以在测量转轴上贴反射镜的方法。 (2) 为了提高分辨率，可以在转轴圆周方向等距地贴多块反射镜。当有光线入射时，在转轴每旋转一周就有多次(等于所贴反射镜数)光的反射。 n 透镜 半透膜 透镜 光敏元件 * (三)霍尔式转速表 原理：在测量齿轮转动时，切割永久磁铁产生的磁力线，使磁通量在霍尔片的感应面上发生变化，在霍尔片上被感应出霍尔电动势，此电动势随转速作交替变化，形成电脉冲信号。 霍尔片 测速齿轮 特点：体积小、结构简单、起动力矩小、可靠性高、频率特性好、可进行连续测量特点。适用于固定式安装，不宜在强磁场环境中使用。 * (一)电阻应变式转矩检测仪表 原理：当扭转轴受转矩影响而产生扭转变形时，各应变片的阻值随之发生变化，电桥输出的不平衡电压与转矩成比例。 电阻应变片转矩传感器贴片方式 二、转矩测量 转矩测量仪表主要用于直接测量电动机、发动机和其他旋转机械的转矩。 * (二)光电式转矩检测仪表(圆光栅法) 如图所示，这里所用的光栅不是产生横向条纹的圆形光栅，而是光闸光栅(主光栅与指示光栅栅线间夹角θ=0，此时莫尔条纹随着主光栅运动而明暗交替变化形成的光栅)，在轴上相距一定距离处固定两个具有黑白条纹的圆盘形透射光栅。 当轴不承受扭矩时，两片光栅的明暗条纹完全错开，遮挡住光路，因此，放置于光栅另一侧的光敏元件无光照射，输出信号为零。当有扭矩作用于被测轴上时，安装光栅处的两个截面产生相对转角，两片光栅的暗条纹逐渐重合，部分光线透过两光栅照射到光敏元件上，光敏元件产生电信号。扭转角越大，照射到光敏元件上的光越多，因而输出的电信号也越大。 三、功率测量（见《电工学》） * (一)电容式位移检测仪表 电容式位移传感器有改变电极工作面积和变极间距两种方式，其中变极间距式测量范围较小；变面积式测量的位移较大，转角也大。 电容式位移传感器结构简单、可靠、灵敏度高、动态特性好，但由于连接导线的寄生电容干扰不易消除，故测量准确度不高。 第二节 位移与厚度测量 一、位移测量仪表 * (二)涡流位移传感器 基于电涡流效应原理。 反射式涡流传感器 1-线圈；2-骨架；3-引线 2、高频反射式涡流传感器结构 1、高频反射式涡流传感器原理 * (三)数字式位移传感器 数字式位移传感器将被测位移转换为数码信号输出的测量元件，又称为编码器。两种类型： (1) 绝对编码器：它对应每一位移量都能产生唯一的数字编码，因此在指示某一的位移时，编码器不必要存贮原先的位移。编码的分辨力决定于编码器输出数字的位数。如电刷编码器、磁性编码器和光学编码器。