机械传感测试优秀PPT.ppt
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1、机械传感测试2023/2/221你现在浏览的是第一页,共73页电感传感器的基本工作电感传感器的基本工作原理演示原理演示F F220V准备工作准备工作2023/2/222你现在浏览的是第二页,共73页电感传感器的基本工作电感传感器的基本工作原理演示原理演示气隙变小,电感变大,电流变小气隙变小,电感变大,电流变小F F2023/2/223你现在浏览的是第三页,共73页电感传感器的基本工作电感传感器的基本工作原理原理 当铁心的气隙较大时,磁路的磁阻当铁心的气隙较大时,磁路的磁阻Rm也较大,也较大,线圈的电感量线圈的电感量L和感抗和感抗XL 较小,所以电流较小,所以电流I 较较大。当铁心闭合时,磁阻变
2、小、电感变大,大。当铁心闭合时,磁阻变小、电感变大,电流减小。电流减小。2023/2/224你现在浏览的是第四页,共73页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 2023/2/225你现在浏览的是第五页,共73页电感量计算公式电感量计算公式:请分析电感量请分析电感量L与气隙厚度与气隙厚度 及气隙的有效截及气隙的有效截面积面积A之间的关系,并讨论有关线性度的问题。之间的关系,并讨论有关线性度的问题。N:线线圈圈匝匝数数;A:气气隙隙的的有有效效截截面面积积;0:真空磁导率;:真空磁导率;:气隙厚度。气隙厚度。2023/2/226你现
3、在浏览的是第六页,共73页差动电感传感器的特点差动电感传感器的特点 请分析:灵敏度、请分析:灵敏度、线性度线性度有何变化有何变化曲线曲线1、2为为L1、L2 的特性,的特性,3为差动特性为差动特性 在变隙式差动电感传感器在变隙式差动电感传感器中,当衔铁随被测量移动而偏中,当衔铁随被测量移动而偏离中间位置时,两个线圈的电离中间位置时,两个线圈的电感量一个增加,一个减小,形感量一个增加,一个减小,形成差动形式。成差动形式。1-1-差动线圈差动线圈 2-2-铁心铁心 3-3-衔铁衔铁 4-4-测杆测杆 5-5-工件工件 2023/2/227你现在浏览的是第七页,共73页差动式电感传感器的特性差动式电
4、感传感器的特性 从曲线图可以看出,差动式电感传感器的从曲线图可以看出,差动式电感传感器的线性较好,且输出曲线较陡,灵敏度约为非线性较好,且输出曲线较陡,灵敏度约为非差动式电感传感器的两倍。差动式电感传感器的两倍。从结构图可以看出,差动式电感传感器对外从结构图可以看出,差动式电感传感器对外界影响,如温度的变化、电源频率的变化等基本界影响,如温度的变化、电源频率的变化等基本上可以互相抵消,衔铁承受的电磁吸力也较小,上可以互相抵消,衔铁承受的电磁吸力也较小,从而减小了测量误差。从而减小了测量误差。2023/2/228你现在浏览的是第八页,共73页测量转换电路测量转换电路 测量转换电路的作用是将电感量
5、的变化转测量转换电路的作用是将电感量的变化转换成电压或电流的变化,以便用仪表指示出来。换成电压或电流的变化,以便用仪表指示出来。但若仅但若仅采用电桥电路和普通的检波电路,则只采用电桥电路和普通的检波电路,则只能判别位移的大小,却无法判别输出的相位和能判别位移的大小,却无法判别输出的相位和位移的方向。位移的方向。如果在输出电压送到指示仪前,经过一个如果在输出电压送到指示仪前,经过一个能判别相位的检波电路,则不但可以反映位移能判别相位的检波电路,则不但可以反映位移的大小(的幅值),还可以反映位移的方向的大小(的幅值),还可以反映位移的方向(的相位)。这种检波电路称为相敏检波电路(的相位)。这种检波
6、电路称为相敏检波电路。2023/2/229你现在浏览的是第九页,共73页图图3-7 3-7 相敏检波相敏检波输出特性曲线输出特性曲线a)非相敏检波)非相敏检波 b)相敏检波)相敏检波1理想特性曲线理想特性曲线 2实际特性曲线实际特性曲线 2023/2/2210你现在浏览的是第十页,共73页二二 差动变压器式传感器差动变压器式传感器 电源中用到的电源中用到的“单相变压器单相变压器”有一个一次线圈(又称为初级有一个一次线圈(又称为初级线圈),有若干个二次线圈(又称次级线圈)。当一次线圈加线圈),有若干个二次线圈(又称次级线圈)。当一次线圈加上交流激磁电压上交流激磁电压Ui后,将在二次线圈中产生感应
7、电压后,将在二次线圈中产生感应电压UO O。在全波。在全波整流电路中,两个二次线圈串联,总电压等于两个二次线圈的电压之和。整流电路中,两个二次线圈串联,总电压等于两个二次线圈的电压之和。请将请将单相变压器单相变压器二次线圈二次线圈N21、N22的的有关端点按有关端点按全波整流全波整流电路的要求电路的要求正确地连正确地连接起来。接起来。2023/2/2211你现在浏览的是第十一页,共73页 结构特点:结构特点:两个二次线圈反两个二次线圈反向串联,组成差向串联,组成差动输出形式。动输出形式。请将二次线请将二次线圈圈N21、N22的有的有关端点正确地连关端点正确地连接起来,并指出接起来,并指出哪两个
8、为输出端哪两个为输出端点。点。2023/2/2212你现在浏览的是第十二页,共73页差动变压器式传感器的工作原理差动变压器式传感器的工作原理 差动变压器式传感器是把被测位移量转换为一次差动变压器式传感器是把被测位移量转换为一次线圈与二次线圈间的互感量线圈与二次线圈间的互感量M的变化的装置。当一次的变化的装置。当一次线圈接入激励电源之后,二次线圈就将产生感应电动线圈接入激励电源之后,二次线圈就将产生感应电动势,当两者间的互感量变化时,感应电动势也相应变势,当两者间的互感量变化时,感应电动势也相应变化。由于两个二次线圈采用差动接法,故称为差动变化。由于两个二次线圈采用差动接法,故称为差动变压器。目
9、前应用最广泛的结构型式是螺线管式差动变压器。目前应用最广泛的结构型式是螺线管式差动变压器。压器。2023/2/2213你现在浏览的是第十三页,共73页灵敏度与线性度灵敏度与线性度 差动变压器的灵敏度一般可达差动变压器的灵敏度一般可达0.55V/mm,行程越小,灵敏度越高。,行程越小,灵敏度越高。为了提高灵敏度,励磁电压在为了提高灵敏度,励磁电压在10V左右为宜。左右为宜。电源频率以电源频率以110kHz为好。为好。差动变压器线性范围约为线圈骨架长度的差动变压器线性范围约为线圈骨架长度的1/10左右左右。2023/2/2214你现在浏览的是第十四页,共73页测量电路测量电路(以(以差动整流差动整
10、流为例)为例)若若1、2虚焊,虚焊,Ua o、Ub o将变成什么波将变成什么波形?形?2023/2/2215你现在浏览的是第十五页,共73页三三 电感式传感器的应用电感式传感器的应用 位移测量位移测量 轴向式电感轴向式电感 测测微器的外形微器的外形 航空插头航空插头红宝石测头红宝石测头2023/2/2216你现在浏览的是第十六页,共73页模拟式及数字式模拟式及数字式电感测微仪电感测微仪2023/2/2217你现在浏览的是第十七页,共73页电感式不圆度计电感式不圆度计 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2023/2/2218你现在浏览的是第十八页,共73页电感式不圆度测试系
11、统电感式不圆度测试系统旁向式电感测微头旁向式电感测微头2023/2/2219你现在浏览的是第十九页,共73页电感式不圆度测量系统外形电感式不圆度测量系统外形(参考(参考洛阳汇智测控技术有限公司资料)洛阳汇智测控技术有限公司资料)旋转盘旋转盘测量头测量头2023/2/2220你现在浏览的是第二十页,共73页不圆度测量打印不圆度测量打印2023/2/2221你现在浏览的是第二十一页,共73页电感式轮廓仪电感式轮廓仪 旁向式旁向式电感电感 测测微头微头2023/2/2222你现在浏览的是第二十二页,共73页电感传感器在粗糙度测量中的应用电感传感器在粗糙度测量中的应用 手持式粗糙度仪手持式粗糙度仪 触
12、针触针:金刚石圆锥;金刚石圆锥;针尖圆弧半径:针尖圆弧半径:5m5m;可存储可存储500500个粗糙度参数值及个粗糙度参数值及4 4组轮廓数据;组轮廓数据;可进行粗糙度参数的打印;可进行粗糙度参数的打印;可对外圆、内孔、轴肩、圆锥面等各种复杂可对外圆、内孔、轴肩、圆锥面等各种复杂表面进行测试;表面进行测试;2023/2/2223你现在浏览的是第二十三页,共73页粗糙度仪外形粗糙度仪外形金刚石测头金刚石测头2023/2/2224你现在浏览的是第二十四页,共73页粗糙度测量结果打印(粗糙度测量结果打印(1)2023/2/2225你现在浏览的是第二十五页,共73页粗糙度测量结果打印(粗糙度测量结果打
13、印(2)2023/2/2226你现在浏览的是第二十六页,共73页 一次仪表与一次仪表与 420mA二线制输出方式二线制输出方式 图图3-17所所示示的的压压力力变变送送器器已已经经将将传传感感器器与与信信号号处处理理电电路路组组合合在在一一个个壳壳体体中中,这这在在工工业业中中被被称称为为一一次次仪仪表表。一一次次仪仪表表的的输输出出信信号号可可以以是是电电压压,也也可可以以是是电电流流。由由于于电电流流信信号号不不易易受受干干扰扰,且且便便于于远远距距离离传传输输(可可以以不不考考虑虑线线路路压压降降),所所以以在在一一次仪表中多采用电流输出型。次仪表中多采用电流输出型。2023/2/222
14、7你现在浏览的是第二十七页,共73页某一某一压力变送器的测量电路压力变送器的测量电路 2023/2/2228你现在浏览的是第二十八页,共73页420mA二线制输出方式二线制输出方式 新新的的国国家家标标准准规规定定电电流流输输出出为为420mA420mA;电电压压输输出出为为15V(15V(旧旧国国标标为为010mA010mA或或02V)02V)。4mA4mA对对应应于于零零输输入入,20mA20mA对对应应于于满满度度输输入入。不不让让信信号号占占有有04mA04mA这这一一范范围围的的原原因因,一一方方面面是是有有利利于于判判断断线线路路故故障障(开开路路)或或仪仪表表故故障障;另另一一方
15、方面面,这这类类一一次次仪仪表表内内部部均均采采用用微微电电流流集集成成电电路路,总总的的耗耗电电还还不不到到4mA4mA,因因此此还还能能利利用用04mA04mA这这一一部部分分“本本底底”电电流流为为一一次次仪仪表表的的内内部部电电路路提供工作电流,使一次仪表成为两线制仪表。提供工作电流,使一次仪表成为两线制仪表。2023/2/2229你现在浏览的是第二十九页,共73页420mA二线制输出方式二线制输出方式 所谓二线制仪表是指仪表与外界的联系只需所谓二线制仪表是指仪表与外界的联系只需两根导线。两根导线。多数情况下,多数情况下,其中一根(红色)为其中一根(红色)为+24V+24V电源线,另一
16、根(黑色)既作为电源负极引电源线,另一根(黑色)既作为电源负极引线,又作为信号传输线。在信号传输线的末端通线,又作为信号传输线。在信号传输线的末端通过一只标准负载电阻(也称取样电阻)接地(也过一只标准负载电阻(也称取样电阻)接地(也就是电源负极),将电流信号转变成电压信号。就是电源负极),将电流信号转变成电压信号。2023/2/2230你现在浏览的是第三十页,共73页420mA二线制仪表接线方法二线制仪表接线方法420mA2023/2/2231你现在浏览的是第三十一页,共73页有一台两线制压力变送器,量程范围为有一台两线制压力变送器,量程范围为01MPa,对应的,对应的输出电流为输出电流为42
17、0mA。请将下图中的各元器件及仪表。请将下图中的各元器件及仪表正确地连接起来。正确地连接起来。2023/2/2232你现在浏览的是第三十二页,共73页例:有一台两线制压力变送器,量程范围为 01MPa,对应的输出电流为 420mA。求:1)压力 p 与输出电流 I 的关系表达式(输入/输出方程)。2)画出压力与输出电流间的输入/输出特性曲线。3)当 p 为 0MPa、1MPa 和 0.5MPa 时变送器的输出电流。4)如果希望在信号传输终端将电流信号转换为 15V 电 压,求负载电阻 R L 的阻值。5)如果测得变送器的输出电流为 5mA,求此时的压力 p。2023/2/2233你现在浏览的是
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