力压力和位移的测量精选PPT.ppt

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1、力压力和位移的测量第1页，此课件共40页哦7 力、压力和位移的测量模拟测量线位移角位移电阻式传感器电感式传感器电容式传感器电涡流传感器光电传感器脉冲输出电阻式位移计电感测微仪电容测微仪、液位计电涡流测微仪光电角度检测器数字测量感应同步器旋转变压器磁尺光栅脉冲编码器第2页，此课件共40页哦7 力、压力和位移的测量小位移的测量：几微米几毫米，电容式位移传感器、差动电感式位移传感器和电阻应变式位移传感器；中等位移的测量：几毫米100毫米左右，如差动变压器式传感器；较大范围位移的测量：电位器式传感器，光栅、感应同步器。按传感器原理和使用方法不同，位移测量可分为：接触测量；非接触测量第3页，此课件共40

2、页哦电阻式传感器电阻式传感器电阻式传感器电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感是把被测量转换为电阻变化的一种传感器器1 1 变阻器式传感器变阻器式传感器7 力、压力和位移的测量第4页，此课件共40页哦(2)(2)变阻器式传感器的性能参数变阻器式传感器的性能参数:1)1)线性线性(或曲线的一致性或曲线的一致性);4);4)移动或旋转角度范围移动或旋转角度范围;2)2)分辨率分辨率;5);5)电阻温度系数电阻温度系数;3)3)整个电阻值的偏差整个电阻值的偏差;6);6)寿命寿命;(3)(3)变阻器式传感器的分类变阻器式传感器的分类按测量类型：按测量类型：单圈电位器单圈电位器多圈电位器多圈电

3、位器直线滑动式电位器直线滑动式电位器7 力、压力和位移的测量第5页，此课件共40页哦电阻应变式传感器的应用电阻应变式传感器的应用7 力、压力和位移的测量第6页，此课件共40页哦自感式电感传感器常见的形式自感式电感传感器常见的形式 变隙式变隙式 变截面式变截面式 螺线管式螺线管式 第7页，此课件共40页哦差动变隙式电感传感器差动变隙式电感传感器 1-铁芯；2-线圈；3-衔铁当衔铁向上移动时，两个线圈的电感变化量L1、L2 上一页返 回下一页第8页，此课件共40页哦(a)、(b)变隙式差动变压器；(c)、(d)螺线管式差动变压器；(e)、(f)变面积式差动变压器 第9页，此课件共40页哦上一页返

4、回下一页7.3 位移传感器及其测量技术7.3.1 电感式位移测量技术7.3.2 涡流式位移测量技术7.3.3 电容式位移测量技术第10页，此课件共40页哦上一页返 回下一页7.3.1 电感式位移测量技术缺点：非线性，灵敏度低1.差动变压器工作原理第11页，此课件共40页哦上一页返 回下一页7.3.1 电感式位移测量技术2.双边差动变压器测量技术第12页，此课件共40页哦7.3.1 电感式位移测量技术2.双边差动变压器测量技术优点：1）磁阻RM不变 2）二次线圈与一次线圈交链的匝数差动变化。第13页，此课件共40页哦7.3.1 电感式位移测量技术2.双边差动变压器测量技术静态测量时，速度为零，只

5、有余弦项，用于测位移：第14页，此课件共40页哦7.3.1 电感式位移测量技术2.双边差动变压器测量技术指标：电源频率50Hz20kHz,测量小位移(1020)mm,线性度 0.1%应用：电感比较仪，圆度仪第15页，此课件共40页哦模拟式及数字式电感测微仪模拟式及数字式电感测微仪三段式差动变压器特点1 应用广，2 输出功率大；3 精度高，性能稳定4 线性度好，0.1。第16页，此课件共40页哦电感式不圆度计原理电感式不圆度计原理 该圆度计采用该圆度计采用旁向式电感测微头旁向式电感测微头第17页，此课件共40页哦7.3.1 电感式位移测量技术3.二段式差动变压器测量技术第18页，此课件共40页哦

6、7.3.1 电感式位移测量技术第19页，此课件共40页哦7.3.1 电感式位移测量技术第20页，此课件共40页哦 涡流式：当金属导体置于变化着的磁场中或者在磁场中运动时，在金属导体内部会产生感应电流，由于这种电流在金属导体内是自身闭合的，因此称之为涡电流或涡流。7.3.2 涡流式位移测量技术第21页，此课件共40页哦电涡流传感器工作原理电涡流传感器工作原理 电涡流效应演示电涡流效应演示 当电涡流线圈当电涡流线圈与金属板的距离与金属板的距离x 减小时，电涡流线减小时，电涡流线圈的等效电感圈的等效电感L 减减小，等效电阻小，等效电阻R 增增大。感抗大。感抗XL 的变化的变化比比 R 的变化的变化

7、大大 得得 多，流过电涡多，流过电涡流线圈的电流流线圈的电流 i1 增增大。大。第22页，此课件共40页哦7.3.2 涡流式位移测量技术1)二次侧只有一匝并且输出端总是短路的2)磁通通过空气闭合3）气隙的变化改变了线圈之间的互感M。第23页，此课件共40页哦7.3.2 涡流式位移测量技术第24页，此课件共40页哦二、等效阻抗分析二、等效阻抗分析 检测深度与检测深度与激励源频率有何关系？激励源频率有何关系？电电涡涡流流线线圈圈受受电电涡涡流流影影响响时时的的等等效效阻阻抗抗Z Z的的函函数数表表达达式为：式为：Z=R+jL=f Z=R+jL=f（i i、f f、r r、x x）（4-14-1）如

8、如果果控控制制上上式式中中的的i i、f f、r r不不变变，电电涡涡流流线线圈圈的的阻阻抗抗Z Z就就成成为为哪哪个个非非电电量量的的单单值值函函数数？属属于于接接触触式式测测量量还还是是非非接接触式测量？触式测量？第25页，此课件共40页哦 检测深度的控制：检测深度的控制：由于存在集肤效应，电由于存在集肤效应，电涡流只能检测导体表面的各种物理参数。改变涡流只能检测导体表面的各种物理参数。改变f f，可控制检测深度。激励源频率一般设定在，可控制检测深度。激励源频率一般设定在100kHz1MHz100kHz1MHz。频率越低，。频率越低，检测深度越深检测深度越深。间间距距x的的测测量量：如如果

9、果控控制制上上式式中中的的i1、f、r不不变变，电电涡涡流流线线圈圈的的阻阻抗抗Z就就成成为为间间距距x的的单单值值函函数数，这这样样就就成成为为非接触地测量位移的传感器。非接触地测量位移的传感器。多种用途：多种用途：如果控制如果控制x、i1、f不变，就可以用来检测不变，就可以用来检测与表面电导率与表面电导率 有关的有关的表面温度、表面裂纹等参数表面温度、表面裂纹等参数，或，或者用来检测与材料磁导率者用来检测与材料磁导率 有关的有关的材料型号、表面硬度材料型号、表面硬度等参数。等参数。第26页，此课件共40页哦7.3.2 涡流式位移测量技术第27页，此课件共40页哦7.3.2 涡流式位移测量技

10、术第28页，此课件共40页哦测量转换电路测量转换电路 一、调幅式（一、调幅式（AM）电路）电路 石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压(100kHz1MHz）用于激励）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈端电电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈端电压的衰减，再经高放、检波、低放电路，最终输出的直流电压压的衰减，再经高放、检波、低放电路，最终输出的直流电压Uo反映反映了金属体对电涡流线圈的影响（例如两者之间的距离等参数）。了金属体对电涡流线圈的影响（例如两者之间的距离等参数）。第29页，此课件共40页哦调频（调

11、频（FM）式电路）式电路(100kHz1MHz）当电涡流线圈与被测体的距离当电涡流线圈与被测体的距离x x 改变时，电涡流线改变时，电涡流线圈的电感量圈的电感量L L 也随之改变，引起也随之改变，引起LC LC 振荡器的输出频率变振荡器的输出频率变化，此频率可直接用计算机测量。如果要用模拟仪表进行化，此频率可直接用计算机测量。如果要用模拟仪表进行显示或记录时，必须使用鉴频器，将显示或记录时，必须使用鉴频器，将 f f转换为电压转换为电压 U Uo o 。第30页，此课件共40页哦电涡流传感器结构及特性电涡流传感器结构及特性 电涡流探头电涡流探头外形外形交变磁场交变磁场第31页，此课件共40页哦

12、电涡流探头电涡流探头内部结构内部结构 1电涡流线圈电涡流线圈 2探头壳体探头壳体 3壳体上的位置调节螺壳体上的位置调节螺纹纹 4印制线路板印制线路板 5夹持螺母夹持螺母 6电源指示灯电源指示灯 7阈值指示灯阈值指示灯 8输出屏蔽电缆线输出屏蔽电缆线 9电缆插头电缆插头 第32页，此课件共40页哦CZF-1系列传感器的性能系列传感器的性能 分析上表请得出结论：分析上表请得出结论：探头的直径与测量范围及分辨力之探头的直径与测量范围及分辨力之间有何关系？间有何关系？第33页，此课件共40页哦大直径电涡流探雷器大直径电涡流探雷器 第34页，此课件共40页哦电容式传感器电容式传感器 变换原理变换原理:将

13、被测量的变化转化为电容量变化将被测量的变化转化为电容量变化两平行极板组成的电容器两平行极板组成的电容器,它的电容量为它的电容量为:+A、A A或或发发生生变变化化时时，都都会会引引起起电电容的变化。容的变化。7.3.3 电容式位移测量技术第35页，此课件共40页哦a)a)极距极距变化型变化型+第36页，此课件共40页哦驻极体电容传声器驻极体电容传声器 它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材料它采用聚四氟乙烯材料作为振动膜片。这种材料经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取代了经特殊电处理后，表面永久地驻有极化电荷，取代了电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。特点是电容传声器极板，故名为驻极体电容传声器。特点是体积小、性能优越、使用方便。体积小、性能优越、使用方便。第37页，此课件共40页哦平面线位移型平面线位移型第38页，此课件共40页哦柱面线位移型柱面线位移型.第39页，此课件共40页哦电容式位移传感器的特点1 结构简单,同适当的测量电路配合可得到较大的灵敏度;2 工作频率高,适合变化速度快的位移测量;3 非接触测量(物位和厚度)第40页，此课件共40页哦