济南大学机械工程学院测试技术课件 第三章.ppt

应用 案例2：电子称 应变片有如下的优点： ①.测量应变的灵敏度和精度高，性能稳定、可靠，可测1～2με，误差小于1％。②.应变片尺寸小、重量轻、结构简单、使用方便、测量速度快。测量时对被测件的工作状态和应力分布基本上无影响。既可用于静态测量，又可用于动态测量③.测量范围大。既可测量弹性变形，也可测量塑性变形。变形范围可从1％～2％。④.适应性强。可在高温、超低温、高压、水下、强磁场以及核辐射等恶劣环境下使用。⑤.便于多点测量、远距离测量和遥测。⑥.价格便宜，品种多，工艺较成熟，便于选择和使用，可以测量各种物理量。 (一) 涡电流式传感器 涡电流效应： 变换原理：金属导体在交变磁场中的涡电流效应 影响高频线圈阻抗 Z 、 自感L的因素 1.线圈与金属 2. 金属板的 3.金属板的 4.线圈激磁 板间距离 电阻率 磁导率 圆频率 测：位移 振动 厚度 测：材质 探伤 测量电路： 阻抗分压式调幅电路： 变——电感 L 变——电压u变 调频电路： 变——电感 L 变—— 转化为电压 u的变化 振荡器 f 变 涡电流传感器的特点： 动态非接触测量 范围: 1mm — 10 mm 分辨力：1 简单，使用方便，不受油液等介质的影响； 应用：位移，振动，测厚，探伤，材质鉴别，径向摆动， 回转轴误差，转速，零件计数，表面裂纹，缺陷等； 二、互感型——差动变压器式电感传感器 工作原理：电磁感应中的互感现象 感应电动势： M：互感系数（ H ） M:大小与相对位置，介质的导磁能力， 线圈形状、大小、匝数有关 表明：两线圈之间的耦合程度； 螺管型差动 变压器传感器 1.工作原理： 2. 测量电路：注意：零点残余电压的补偿； 位移正负的判断：相敏检波 3. 特点：精度高，可达0.1 线性范围大: 达 100 稳定性好，使用方便 4.适于：测直线位移，压力，重量等 螺管型差动 变压器传感器 一、变换原理: 被测量——电容量的变化 （一）极距变化型 1. 工作原理： 灵敏度： ① ② 存在线性误差，故一般： (3). 实际应用时：差动式 第五节 电容式传感器 固定 ，变 极距变化型 固定 ，变 A 面积 固定 ，变 介质 2.特点： 非接触动态测量,灵敏度高,测较小位移（达0.01 ) 线性误差，杂散电容对灵敏度及测量精度的影响，电子线路复杂； (二) 面积变化型 角位移型 平面线位移型 圆柱体线位移型 面积变化型传感器的特点：① ② 灵敏度较低 适：较大直线位移及角位移的测量 (三) 介质变化型 变—— C 变 可测：材料的厚度，温度，湿度,液位高度的测量 二、测量电路 电桥型电路 2. 直流极化电路 3. 谐振电路： 4. 调频电路 5. 运算放大器： 应用 电容式传感器 案例1：电容传声器 案例2:转速测量 第六节 压电式传感器 可逆型换能器: 机械能 电能 应用：力，压力，加速度的测量 工作原理：某些物质的压电效应 一. 压电效应 压电效应 逆压电效应 压电材料：石英，钛酸钡等 z—z: 光轴 x—x: 电轴 y—y: 机械轴 电荷量： ：压电系数，与材质与切片方向有关 ：作用力 二、压电式传感器极其等效电路 压电传感器：电荷发生器，又是一个电容器 压电传感器宜：动态测量 实际使用时芯片的连接 ： 并联：电容大，电荷量 大，时间常数大； 适：缓变信号 串联：电容小，输出 电压大； 适：以电压输出 压电芯片及等效电路： ：电缆寄生电容 ：后续电路的输入 阻抗和传感器中的漏 电阻所形成的泄漏电阻； 三、测量电路 前置放大器 的作用 1.将传感器的高阻抗输出变为低阻抗输出 2.放大传感器输出的电信号 不同前置放大器的特点： 电压放大器：受电缆电容影响较大，影响灵敏度； 电荷放大器：受电缆电容影响较小，灵敏度无明显变 化，但电路复杂，价高； 压电式传感器的应用: 测力、压力、振动的加速度 产品 压力变送器 加速度计 力传感器 压电式传感器 第七节 磁电式传感器 被测物理量――― 感应电动势 原理：感应电动势 ：线圈匝数 ：磁通量 影响磁通量 的因素 1.磁场强度 2.磁路磁阻 3.线圈的运动速度 磁阻式