有效功率测量幻灯片.ppt

有效功率测量第1页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器一、工作原理一、工作原理 电阻式传感器的工作原理是将被测量的电阻式传感器的工作原理是将被测量的变变化化转化为电阻值的转化为电阻值的变化变化，通过测量电阻的变化来，通过测量电阻的变化来确定被测量。确定被测量。电阻应变式传感器利用电阻应变式传感器利用应变效应应变效应测量被测量。测量被测量。导体或半导体制成的电阻丝在机械变形时，导体或半导体制成的电阻丝在机械变形时，其电阻将发生变化，这就是所谓的其电阻将发生变化，这就是所谓的应变效应应变效应。第2页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器第3页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器一、工作原理一、工作原理电阻丝的电阻值电阻丝的电阻值取对数并微分得取对数并微分得第4页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器一、工作原理一、工作原理经变换后得经变换后得 上式表明，导体或半导体电阻的变上式表明，导体或半导体电阻的变化是由于化是由于几何尺寸的变化几何尺寸的变化与其与其电阻率变电阻率变化化的综合结果。的综合结果。第5页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器一、工作原理一、工作原理对于导体而言对于导体而言 对半导体而言对半导体而言第6页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器结论结论 电阻丝受力变形后，其电阻变化率电阻丝受力变形后，其电阻变化率与其应变成正比，比例常数与其应变成正比，比例常数K0和和K0为为电阻丝的灵敏系数。电阻丝的灵敏系数。导体导体K0通常为通常为1.83.6；用半导体制成的电阻丝。其压阻系用半导体制成的电阻丝。其压阻系数较大，数较大，eE(1+2),因而灵敏系数因而灵敏系数K0eE，该值可达，该值可达100以上。以上。第7页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器二、应变片结构二、应变片结构 应变片由应变片由敏感元件敏感元件1、基底、基底2、盖片、盖片4及引线及引线3构成。构成。第8页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器 丝式应变片丝式应变片(a)丝绕式；丝绕式；(b)短接式短接式 箔式应变片箔式应变片 第9页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8敏感元件敏感元件导体导体半导体半导体丝式丝式0.010.05 箔式箔式0.0010.01 丝绕式丝绕式短接式短接式第10页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器 半导体应变片半导体应变片 温度自补偿半导体应变片温度自补偿半导体应变片 第11页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器箔式应变片箔式应变片 第12页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器 第13页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器特点特点 箔式：箔式应变片的敏感栅可以按需要制成任意形状，箔式：箔式应变片的敏感栅可以按需要制成任意形状，容易制成小尺寸的应变片。由于箔片扁平，接触面积大，传容易制成小尺寸的应变片。由于箔片扁平，接触面积大，传递应变好；散热性能好，允许通过较大的工作电流，所以测递应变好；散热性能好，允许通过较大的工作电流，所以测量的灵敏度提高。同时其横向灵敏度小，蠕变小，疲劳寿命量的灵敏度提高。同时其横向灵敏度小，蠕变小，疲劳寿命长，因而使用广泛。长，因而使用广泛。半导体式半导体式：最突出的优点是：最突出的优点是灵敏度高灵敏度高，高灵敏度排除，高灵敏度排除了测量微小信号的困难；体积小，可制作小型和超小型应变了测量微小信号的困难；体积小，可制作小型和超小型应变片；频率响应高；机械滞后和横向效应小，提高了测量的准片；频率响应高；机械滞后和横向效应小，提高了测量的准确性。其缺点主要是电阻温度系数大，确性。其缺点主要是电阻温度系数大，对环境温度的变化对环境温度的变化敏感敏感，不能用于较高的温度；测量大应变时，灵敏度的非线性，不能用于较高的温度；测量大应变时，灵敏度的非线性严重。严重。第14页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器三、测量电路三、测量电路 应变片电路的变化常用应变片电路的变化常用惠斯登电桥惠斯登电桥进行测量。按工作应变片的数目不同，进行测量。按工作应变片的数目不同，在电桥中的联接有在电桥中的联接有1/4桥、半桥和全桥桥、半桥和全桥接法。接法。第15页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器三、测量电路三、测量电路应变片在电桥中的接法应变片在电桥中的接法 第16页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器三、测量电路三、测量电路1/4电桥的接法电桥的接法 第17页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器1/4电桥测量电路电桥的输出电压电桥测量电路电桥的输出电压V0为为:如果如果R1=R2=R3=R4，则电桥输出电压，则电桥输出电压V0为为:第18页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器一般一般RR，故可以写成，故可以写成:输出电压输出电压V0与应变量与应变量成近似的线性关系成近似的线性关系。第19页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器 全桥接法全桥接法，其电桥输出电压，其电桥输出电压：特点：特点：1）灵敏度提高；）灵敏度提高；2）非线性得到改善）非线性得到改善；3）补偿了温度效应）补偿了温度效应。第20页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器四、应变片的温度补偿四、应变片的温度补偿1、温度影响的来源：、温度影响的来源：1）电阻丝的）电阻丝的电阻温度效应电阻温度效应 R=Rt 2）电阻丝与试件或弹性元件的）电阻丝与试件或弹性元件的线膨胀线膨胀系数不同系数不同而引起的电阻变化。而引起的电阻变化。R=RK0(1-2)t 第21页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器四、应变片的温度补偿四、应变片的温度补偿1、温度影响的来源：、温度影响的来源：温度变化温度变化t后，电阻丝电阻总的变化量为后，电阻丝电阻总的变化量为：R=R+R=R+K0(1-2)t 第22页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8电阻应变式传感器电阻应变式传感器四、应变片的温度补偿四、应变片的温度补偿2、温度补偿、温度补偿1）贴补偿应变片法贴补偿应变片法。2）自补偿法自补偿法。当当+K0(1-2)=0时，时，R=0，即可实即可实现实现温度自补偿的目的。现实现温度自补偿的目的。第23页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8第24页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8第25页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8第26页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8第27页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8第28页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8第29页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8第30页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器有效功率有效功率：发动机输出轴上所发出的功：发动机输出轴上所发出的功率。率。式中式中 M发动机输出扭矩，发动机输出扭矩，Nm；n输出轴的转速，输出轴的转速，r/min。发动机的有效功率是发动机的有效功率是间接地间接地从从扭矩扭矩和和转速转速的直接测量结果经上式计算得到。的直接测量结果经上式计算得到。第31页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器扭矩的测定方法：扭矩的测定方法：1、吸收法、吸收法 吸收法是用某种装置给轴以制动力矩，与发动机功相吸收法是用某种装置给轴以制动力矩，与发动机功相当的制动功以热的形式散发，测量这时的制动力矩就可求当的制动功以热的形式散发，测量这时的制动力矩就可求得发动机输出扭矩。由于是把发动机的功全部吸收，故称得发动机输出扭矩。由于是把发动机的功全部吸收，故称为为吸收式测功器吸收式测功器，或简称为，或简称为测功器测功器。2、传递法、传递法 测定发动机与被驱动机械的连接轴的扭转或应变，即测测定发动机与被驱动机械的连接轴的扭转或应变，即测轴传递的扭矩，故称为轴传递的扭矩，故称为传递式测功器传递式测功器，或简称，或简称扭矩仪扭矩仪。第32页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器一、水力测功器一、水力测功器1、工作原理、工作原理 水力测功器的基本工作原理，是利用在水中旋转的运水力测功器的基本工作原理，是利用在水中旋转的运动物体，使水产生涡流运动，形成摩擦阻力矩。在此过程动物体，使水产生涡流运动，形成摩擦阻力矩。在此过程中，机械能转换成热能，使水的温度升高，从而吸收内燃中，机械能转换成热能，使水的温度升高，从而吸收内燃机的功率。机的功率。根据作用力矩与反作用力矩大小相等、方向相反的原理，根据作用力矩与反作用力矩大小相等、方向相反的原理，当转子当转子转速稳定转速稳定时，水对外壳所产生的摩擦力矩等于内燃机带时，水对外壳所产生的摩擦力矩等于内燃机带动转子旋转传给水的扭矩。动转子旋转传给水的扭矩。第33页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器 水水力力测测功功器器结结构构原原理理图图 第34页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器 水力测功器的测力机构水力测功器的测力机构 第35页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器一、水力测功器一、水力测功器1、工作原理、工作原理设测力机构测得制动力为设测力机构测得制动力为F(N)，力臂为，力臂为L(m)，则制动力矩，则制动力矩Mk=FL，所测得的，所测得的制动功率为制动功率为 第36页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器一、水力测功器一、水力测功器1、工作原理、工作原理对于某一具体的水力测功器而言，测力机对于某一具体的水力测功器而言，测力机构尺寸是确定的，所以制动功率为构尺寸是确定的，所以制动功率为Pe=kFn（kW）式中式中 k为为水力测功器常数水力测功器常数，k=L/9550第37页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器一、水力测功器一、水力测功器2、影响水力测功器制动力矩的因素、影响水力测功器制动力矩的因素 主要因素是主要因素是尺寸尺寸和和转速转速，整个圆盘对水的摩擦力矩为：，整个圆盘对水的摩擦力矩为：式中式中 圆盘摩擦损失系数；圆盘摩擦损失系数；Ra 圆盘的外半径圆盘的外半径；Rb 浸入水层中的内半径。浸入水层中的内半径。调节测功器中的水量，改变圆盘浸湿内半径调节测功器中的水量，改变圆盘浸湿内半径Rb的值，的值，就能改变测功器吸收功率的大小。就能改变测功器吸收功率的大小。第38页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器一、水力测功器一、水力测功器3、水力测功器的结构类型、水力测功器的结构类型 1）圆盘式水力测功器）圆盘式水力测功器2）销棒式水力测功器）销棒式水力测功器 它的优点是测功器尺寸不大，而功率储备较大。但其工作它的优点是测功器尺寸不大，而功率储备较大。但其工作状况不够稳定，在低负荷区尤为明显。状况不够稳定，在低负荷区尤为明显。3）闸套式水力测功器）闸套式水力测功器 工作稳定，在低负荷时工作也比较平稳，操作方便。工作稳定，在低负荷时工作也比较平稳，操作方便。缺点是结构复杂，不能反转。缺点是结构复杂，不能反转。第39页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器 圆圆盘盘式式水水力力测测功功器器简简图图 第40页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器销销棒棒式式水水力力测测功功器器简简图图 第41页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器 闸闸套套式式水水力力测测功功器器简简图图 第42页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器一、水力测功器一、水力测功器4、水力测功器的供水系统、水力测功器的供水系统对供水系统的要求：对供水系统的要求：1）测功器的供水压力要稳定。）测功器的供水压力要稳定。2）要求具有一定的循环水量，不至水温过高，）要求具有一定的循环水量，不至水温过高，出水温度保持在出水温度保持在5070以下以下。水量可以根据热量平衡方程式求得：水量可以根据热量平衡方程式求得：第43页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器一、水力测功器一、水力测功器4、水力测功器的供水系统、水力测功器的供水系统供水系统的类型供水系统的类型1）简易的供水系统）简易的供水系统 用于较小的发动机试验台，缺点是水不能回收。用于较小的发动机试验台，缺点是水不能回收。2）带循环水池的供水系统）带循环水池的供水系统 用于较大型的发动机试验台，水的消耗仅限于水的蒸用于较大型的发动机试验台，水的消耗仅限于水的蒸发损失。发损失。3）压力供水系统）压力供水系统 用于闸套式水力测功器。用于闸套式水力测功器。第44页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器简简易易供供水水系系统统 第45页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器带带水水池池的的测测功功器器供供水水系系统统 第46页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器 压压力力供供水水系系统统 第47页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器一、水力测功器一、水力测功器5、水力测功器的、水力测功器的特性曲线特性曲线 测功器所能吸收的功率或扭矩与转速的关测功器所能吸收的功率或扭矩与转速的关系，称为测功器的特性。测功器的特性曲线表系，称为测功器的特性。测功器的特性曲线表明了它的工作范围，亦即表明了在不同转速下明了它的工作范围，亦即表明了在不同转速下测功器能吸收的测功器能吸收的最大最大及及最小最小功率功率。吸收的吸收的最大最大功率：功率：第48页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器 水力测功器的工作范围水力测功器的工作范围 第49页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器一、水力测功器一、水力测功器5、水力测功器的、水力测功器的特性曲线特性曲线选择测功器的要求：选择测功器的要求：1）内燃机的外特性要全部落在曲线图内；）内燃机的外特性要全部落在曲线图内；2）尽量靠近）尽量靠近oab线，以保证工作的稳定性。线，以保证工作的稳定性。第50页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器二、电力测功器二、电力测功器1、平衡式电力测功器的、平衡式电力测功器的原理及特点原理及特点 当电力测功器的电枢当电力测功器的电枢1被动力机械带动在磁场中被动力机械带动在磁场中匀速匀速转动时，有转动时，有电磁力电磁力阻止电枢转动，电力测功器的定子阻止电枢转动，电力测功器的定子2像水像水力测功器的外壳那样可以在滚动轴承力测功器的外壳那样可以在滚动轴承3中摆动，并带动一套测中摆动，并带动一套测力机构，当电枢力机构，当电枢1转动时，由于电磁力的作用使定子转动时，由于电磁力的作用使定子2顺着顺着电枢电枢1旋转的方向摆动，此种摆动被测力机构所平衡。旋转的方向摆动，此种摆动被测力机构所平衡。当动力机械的扭矩和电力测功器的阻力矩相等时，电枢当动力机械的扭矩和电力测功器的阻力矩相等时，电枢匀速旋转匀速旋转，测力机构指针的指示值反映了动力机械扭矩的大，测力机构指针的指示值反映了动力机械扭矩的大小。小。平衡式电力测功器有平衡式电力测功器有直流直流和和交流交流两种。两种。第51页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器 平衡式电力测功器原理图平衡式电力测功器原理图 第52页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器二、电力测功器二、电力测功器2、平衡式直流电力测功器、平衡式直流电力测功器平衡式直流电力测功器三个组成部分：平衡式直流电力测功器三个组成部分：(1)平衡电机即测功电机，包括平衡电机即测功电机，包括直流电机直流电机和和测力测力机构机构。(2)交直流变流机组。由一台三相交流电机和交直流变流机组。由一台三相交流电机和一台直流电机组成一台直流电机组成。(3)激磁机组（小型变流机组）。激磁机组（小型变流机组）。第53页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器交直流变流机组功用：交直流变流机组功用：倒拖时倒拖时测功时测功时小功率测功器不设变流机组，直接用负荷电阻消耗。小功率测功器不设变流机组，直接用负荷电阻消耗。外电源外电源外电源外电源交流电机交流电机交流电机交流电机直流电机直流电机直流电机直流电机直流电直流电直流电直流电平衡电机平衡电机平衡电机平衡电机平衡电机平衡电机平衡电机平衡电机直流电机直流电机直流电机直流电机交流电机交流电机交流电机交流电机交流电交流电交流电交流电外网外网外网外网第54页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器二、电力测功器二、电力测功器3、平衡式交流电力测功器、平衡式交流电力测功器 工作原理和测力机构与直流电力测功器基本相同工作原理和测力机构与直流电力测功器基本相同。平衡电机平衡电机为为交流电机交流电机，吸收或发出的电流都是交流电，吸收或发出的电流都是交流电，便于和外电网并用，而不需要另设一套价格昂贵的交直流变流便于和外电网并用，而不需要另设一套价格昂贵的交直流变流机组机组。如交流电力测功器用三相交流电机与外电源的三相如交流电力测功器用三相交流电机与外电源的三相电路并网工作电路并网工作，要加装价格较高的调频调压设备。，要加装价格较高的调频调压设备。第55页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器4、电力测功器特性曲线、电力测功器特性曲线当测功电机作为发电机工作时，其输出的电压与磁通量及当测功电机作为发电机工作时，其输出的电压与磁通量及转速成正比：转速成正比：V=cn 令令c=a，所以：，所以：V=an设负荷电阻为设负荷电阻为R，则测功器发出的电流强度为：，则测功器发出的电流强度为：第56页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器4、电力测功器特性曲线、电力测功器特性曲线则测功电机所吸收的功率为则测功电机所吸收的功率为：令令 则则 注：不同的励磁电流，注：不同的励磁电流，B值不同。值不同。第57页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8吸收式测功器吸收式测功器电电力力测测功功器器特特性性曲曲线线 第58页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8课外思考题课外思考题1、温度对应变片有何影响？温度误差如何补偿、温度对应变片有何影响？温度误差如何补偿？2、影响水力测功器制动力矩的主要因素是什么？、影响水力测功器制动力矩的主要因素是什么？3、画出水力测功器特性曲线，并说明各线段的含义、画出水力测功器特性曲线，并说明各线段的含义？水力测功器有何选用要求？水力测功器有何选用要求？第59页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪工作原理：工作原理：扭矩仪的基本工作原理是基于输出轴（中间传动轴）在承扭矩仪的基本工作原理是基于输出轴（中间传动轴）在承受扭矩作用时，轴所产生的受扭矩作用时，轴所产生的扭转变形扭转变形与与传动扭矩传动扭矩的大小成比的大小成比例。例。根据材料的力学性能知道：根据材料的力学性能知道：或或 第60页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪弹性轴扭转变形示意图弹性轴扭转变形示意图 第61页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪一、电阻应变式扭矩仪一、电阻应变式扭矩仪 根据测定的应变值计算输出轴扭矩根据测定的应变值计算输出轴扭矩M：式中：式中：E轴材料的弹性模量；轴材料的弹性模量；全桥电桥测得的应变值；全桥电桥测得的应变值；D轴的直径；轴的直径；轴材料的泊松比。轴材料的泊松比。第62页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪电阻应变式扭矩仪滑环式输出电阻应变式扭矩仪滑环式输出第63页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪电阻应变式扭矩仪耦合变压器输出电阻应变式扭矩仪耦合变压器输出第64页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪二、光电式扭矩仪二、光电式扭矩仪 光电式扭矩仪的基本工作原理是把被测轴的光电式扭矩仪的基本工作原理是把被测轴的扭扭转变形转变形转换为转换为光通量的变化光通量的变化，再利用光电变换器，再利用光电变换器转换为相应的电量输出，测量此电量则可求得转换为相应的电量输出，测量此电量则可求得扭矩。扭矩。第65页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪第66页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪三、钢弦测功仪三、钢弦测功仪1、工作原理、工作原理钢弦的固有振动频率为：钢弦的固有振动频率为：钢弦的自振频率钢弦的自振频率f f0 0、张力、张力T T、伸长量、伸长量L L与扭矩与扭矩M M之之间具有下列关系：间具有下列关系：f f0 02 2TLMTLM 第67页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪三、钢弦测功仪三、钢弦测功仪2、钢弦测功器构造及组成、钢弦测功器构造及组成1）钢弦传感器）钢弦传感器2）接收仪）接收仪第68页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪钢弦传感器示意图钢弦传感器示意图 第69页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪钢钢弦弦传传感感器器原原理理图图 第70页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪CG-2型型接接收收仪仪原原理理图图 第71页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪三、钢弦测功仪三、钢弦测功仪3、扭矩的测定、扭矩的测定选用适当的扭矩量程选用适当的扭矩量程MH的扭矩传感器的扭矩传感器“CG2”型接收仪的刻度盘分为型接收仪的刻度盘分为250格，每格度盘所表示格，每格度盘所表示的扭矩的扭矩MK为：为：式中式中 R工作弦与轴心距离，工作弦与轴心距离，m；L两个偶合环之间的轴长度，两个偶合环之间的轴长度，m；G、Jp弹性轴的参数。弹性轴的参数。第72页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8扭矩仪扭矩仪三、钢弦测功仪三、钢弦测功仪式中式中C钢弦传感器系数（钢弦常数），表示钢弦传感器系数（钢弦常数），表示“CG2”型接型接收仪的刻度盘上，每格读数对应的钢弦伸长量。设拉弦和压收仪的刻度盘上，每格读数对应的钢弦伸长量。设拉弦和压弦的两只钢弦传感器分别有系数弦的两只钢弦传感器分别有系数C1和和C2。令令 再令再令 K1=KC1 K2=KC2拉弦格数变化为：拉弦格数变化为：S1=S1-S01（格）（格）压弦格数变化为：压弦格数变化为：S2=S2-S02（格）（格）则被测扭矩则被测扭矩M为：为：第73页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8各类测功器的比较各类测功器的比较水力水力测测功器功器电电力力测测功器功器扭矩扭矩仪仪精度精度足足够够（1）高高足足够够（1）稳稳定性定性低低负负荷差荷差好好好好操作使用操作使用麻麻烦过烦过渡慢渡慢方便迅速方便迅速方便方便适用范适用范围围广广中小功率中小功率广广能量利用能量利用不能不能可回收可回收不消耗不消耗倒拖功能倒拖功能没有没有可具可具备备没有没有设备费设备费用用低低高高低低适用适用场场合合试验试验台台试验试验台台现场现场第74页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量 在内燃机试验中，转速也是最基本的测试项目之一。通过在内燃机试验中，转速也是最基本的测试项目之一。通过测定内燃机输出轴的平均转速，可以计算内燃机的有效功率，测定内燃机输出轴的平均转速，可以计算内燃机的有效功率，绘制内燃机的有关特性曲线。绘制内燃机的有关特性曲线。平均转速平均转速是指被测轴在某一时间间隔内转速的平均值。是指被测轴在某一时间间隔内转速的平均值。内燃机转速通常是指其输出轴在某一稳定工况下的平均转速，内燃机转速通常是指其输出轴在某一稳定工况下的平均转速，以以转转/分分为单位。测量转速的仪表称为转速表或转速计。为单位。测量转速的仪表称为转速表或转速计。转速测量的方法很多，通常可分为转速测量的方法很多，通常可分为模拟方式模拟方式和和数字方式数字方式两大类。两大类。模拟方式测量转速的仪表通常有模拟方式测量转速的仪表通常有机械式机械式和和电气式电气式两两种。机械转速表的特点是结构简单，使用方便。但传动部分种。机械转速表的特点是结构简单，使用方便。但传动部分容易损坏，远距离测量比较困难。电气式转速表便于远距离容易损坏，远距离测量比较困难。电气式转速表便于远距离测量，一般作为随机监测仪表。测量，一般作为随机监测仪表。第75页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量一、模拟方式一、模拟方式1、离心式转速表、离心式转速表原理：利用旋转质量的离心力与旋转角速度成原理：利用旋转质量的离心力与旋转角速度成比例的原理来测量被测轴的转速比例的原理来测量被测轴的转速。特点：离心式转速表结构简单，使用方便，成本特点：离心式转速表结构简单，使用方便，成本低。缺点是测量精度低，其误差一般为低。缺点是测量精度低，其误差一般为1%8%。量程：量程：3024000r/min。第76页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量手持离心式转速表手持离心式转速表 第77页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量手持离心式转速表手持离心式转速表 固定离心式转速表固定离心式转速表 第78页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量一、模拟方式一、模拟方式2、磁性转速表、磁性转速表原理：磁性转速表是一种感应式的电涡流转速原理：磁性转速表是一种感应式的电涡流转速表，利用电磁感应的原理来实现转速测量。其表，利用电磁感应的原理来实现转速测量。其原理如图原理如图4-18所示。所示。特点：磁性转速表的优点是结构简单，尺寸小，刻特点：磁性转速表的优点是结构简单，尺寸小，刻度均匀，测速范围较大，缺点是灵敏度差，读数受度均匀，测速范围较大，缺点是灵敏度差，读数受环境温度影响较大，其测量误差约为环境温度影响较大，其测量误差约为1.5%2%。量程：量程：010000r/min。第79页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量磁性转速表示意图磁性转速表示意图 第80页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量磁性转速表磁性转速表第81页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量一、模拟方式一、模拟方式3、发电机式转速表、发电机式转速表原理：发电机式转速表由测速电机、连接电缆和原理：发电机式转速表由测速电机、连接电缆和转速指示器组成，发电机式转速表是利用感应电转速指示器组成，发电机式转速表是利用感应电压与转速成正比的原理进行测量。压与转速成正比的原理进行测量。特点：发电机式转速表的特点是：可以远距离测量，特点：发电机式转速表的特点是：可以远距离测量，遥测距离可达遥测距离可达25m，可靠性较高，误差在，可靠性较高，误差在1.5%2.0%左右。左右。量程：量程：025000r/min。第82页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量发电机式转速表发电机式转速表 第83页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量发发电电机机式式转转速速表表 第84页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量二、数字方式二、数字方式 数字方式转数测量系统由数字方式转数测量系统由测速传感器测速传感器和和电子计电子计数器数器(或数字频率计或数字频率计)组成。组成。测速传感器将被测转速信号转换为电脉冲测速传感器将被测转速信号转换为电脉冲信号，用电缆传输给电子计数器信号，用电缆传输给电子计数器(或数字频率计或数字频率计)进行数字显示。也可将测速传感器与电子计数进行数字显示。也可将测速传感器与电子计数器制成一体器制成一体(如反射式光电测速器如反射式光电测速器)，进行非接触，进行非接触测量。测量。数字方式测量精度高，可进行数字显示，也可数字方式测量精度高，可进行数字显示，也可输出数字信号给打印机和电子计算机，实现自动输出数字信号给打印机和电子计算机，实现自动记录及数据处理。记录及数据处理。第85页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量1、测速传感器、测速传感器 数字测速系统常用的测速传感器可分为磁电式数字测速系统常用的测速传感器可分为磁电式和光电式两种类型。和光电式两种类型。1）磁电式）磁电式 其工作原理是基于电磁感应原理将被测轴转速其工作原理是基于电磁感应原理将被测轴转速变换为变换为电脉冲信号电脉冲信号。磁电式测速传感器由带齿的旋转轮和磁电变磁电式测速传感器由带齿的旋转轮和磁电变换器两部分组成。换器两部分组成。第86页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量磁电式测速传感器磁电式测速传感器 第87页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量磁电传感器结构原理图磁电传感器结构原理图 第88页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量磁电传感器磁电传感器第89页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量1）磁电式）磁电式 圆盘通常制成圆盘通常制成60个齿个齿，并将计数器的计数时间定为，并将计数器的计数时间定为1秒，则电子计数器的显示器即显示出被测轴每分钟的转速秒，则电子计数器的显示器即显示出被测轴每分钟的转速n，即：即：磁电式测速传感器结构简单，制作安装比较方便，磁电式测速传感器结构简单，制作安装比较方便，应用较广。其缺点是电磁感应产生的波形不规整，易产应用较广。其缺点是电磁感应产生的波形不规整，易产生干扰信号，当干扰信号的幅值超过电子计数器的工作生干扰信号，当干扰信号的幅值超过电子计数器的工作电平时，将会干扰电子计数器的正常工作，产生误记。电平时，将会干扰电子计数器的正常工作，产生误记。第90页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量2）光电式测速传感器）光电式测速传感器 光电式测速传感器的工作原理是基于光电变换原理将被测光电式测速传感器的工作原理是基于光电变换原理将被测轴的转速转换为电脉冲信号。轴的转速转换为电脉冲信号。其结构形式可分为透光式和反射式两种。其结构形式可分为透光式和反射式两种。光电式测速传感器输出信号的波形比较规整，接近标准方光电式测速传感器输出信号的波形比较规整，接近标准方波，几乎无干扰信号产生。但透光式往往由于振动会使光源寿波，几乎无干扰信号产生。但透光式往往由于振动会使光源寿命降低，因而在具有较强烈振动的条件下不宜采用。反射式的命降低，因而在具有较强烈振动的条件下不宜采用。反射式的与被测轴无任何机械联系，使用方便。与被测轴无任何机械联系，使用方便。误差在误差在2.0%左右。左右。量程：量程：500300000r/min。第91页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量光电式测速传感器光电式测速传感器 第92页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量光电式测速传感器光电式测速传感器 第93页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量光电式测速传感器光电式测速传感器 光电式转速表光电式转速表第94页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量2、电子计数器、电子计数器 电子计数器的作用是测定在一定时间间隔内，测速电子计数器的作用是测定在一定时间间隔内，测速传感器产生的电脉冲信号个数，再除以时间间隔，便可传感器产生的电脉冲信号个数，再除以时间间隔，便可得到被测轴在该时间间隔内的平均转速。得到被测轴在该时间间隔内的平均转速。电子计灵敏器主要由整形放大器、计数门、计数器、电子计灵敏器主要由整形放大器、计数门、计数器、晶体振荡器、分频器及控制、复位系统等组成。晶体振荡器、分频器及控制、复位系统等组成。1）放大整形电路）放大整形电路 2）主门电路）主门电路3）主振荡器与分频电路）主振荡器与分频电路 4）主控和延时复零电路）主控和延时复零电路 5）计数电路）计数电路 第95页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量电子计数器方块图电子计数器方块图 第96页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量三、其它测速装置三、其它测速装置闪光测速器闪光测速器利用人眼对影像的滞留作用。利用人眼对影像的滞留作用。特点：不接触被测物，测量精度高，量程范围宽。特点：不接触被测物，测量精度高，量程范围宽。误差：在误差：在2.0%左右。左右。量程：量程：01260000r/min。第97页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8转速测量转速测量闪光测速频闪图像闪光测速频闪图像 第98页，共98页，编辑于2022年，星期一2023/1/8