沈航傳感與測試技術(shù)第5章參數(shù)檢測技術(shù)

1、2022-6-31參數(shù)檢測技術(shù)參數(shù)檢測技術(shù)Parameter Detecting Technology2022-6-32( 機械量檢測技術(shù)機械量檢測技術(shù)( 溫度測量技術(shù)溫度測量技術(shù)( 振動測試技術(shù)振動測試技術(shù)2022-6-33Mechanical quantity measurement2022-6-34( 位移檢測位移檢測( 速度、加速度檢測速度、加速度檢測( 力、重量和質(zhì)量的檢測力、重量和質(zhì)量的檢測( 轉(zhuǎn)矩測量轉(zhuǎn)矩測量 2022-6-35包括：直線位移檢測和角位移檢測兩種。包括：直線位移檢測和角位移檢測兩種。&常用的常用的：積分法、相關(guān)測距法、回波法、：積分法、相關(guān)測距法、回波法、

2、線位移和角位移相互轉(zhuǎn)換法、位移傳感器法。線位移和角位移相互轉(zhuǎn)換法、位移傳感器法。&位移位移（傳感器輸出信號）：（傳感器輸出信號）：電容式位移檢測、電感式位移：電容式位移檢測、電感式位移檢測檢測 、差動變壓器式位移檢測、光纖位移檢測。、差動變壓器式位移檢測、光纖位移檢測。：利用柵格編碼器將長度或角度：利用柵格編碼器將長度或角度的變化直接轉(zhuǎn)換成脈沖個數(shù)或二進制符號的方法。的變化直接轉(zhuǎn)換成脈沖個數(shù)或二進制符號的方法。包括包括光電碼盤、感應同步器和光柵標尺、容柵標尺光電碼盤、感應同步器和光柵標尺、容柵標尺和磁柵標尺和磁柵標尺等多種方式。等多種方式。2022-6-36 模擬式位移檢測是指將位移量

3、轉(zhuǎn)換為模擬量的檢模擬式位移檢測是指將位移量轉(zhuǎn)換為模擬量的檢測方法。常用的有滑線電阻式位移檢測、電容式測方法。常用的有滑線電阻式位移檢測、電容式位移檢測、電感式位移檢測、差動變壓器式位移位移檢測、電感式位移檢測、差動變壓器式位移檢測和光纖位移檢測等幾種。檢測和光纖位移檢測等幾種。(1)(1)電感式位移計電感式位移計(2)(2) 差動變壓器位移計差動變壓器位移計2022-6-37 利用利用將長度或角度的變化直接轉(zhuǎn)換成將長度或角度的變化直接轉(zhuǎn)換成脈沖個數(shù)或二進制符號的方法。包括脈沖個數(shù)或二進制符號的方法。包括等多種方式。等多種方式。 光電脈沖式位移傳感器光電脈沖式位移傳感器2022-6-38 在基體

4、上刻制有等間距在基體上刻制有等間距均勻分布黑白條紋的光學均勻分布黑白條紋的光學元件，指示光柵短于主光元件，指示光柵短于主光柵。光源發(fā)出的光經(jīng)光柵柵。光源發(fā)出的光經(jīng)光柵縫隙透過，由光電元件縫隙透過，由光電元件（光電池、光敏三極管）（光電池、光敏三極管）檢測透射光強，可通過計檢測透射光強，可通過計數(shù)測位移，可由相位判斷數(shù)測位移，可由相位判斷移動方向。移動方向。兩排光柵相位相差兩排光柵相位相差1/41/4周期，周期，通過通過S S1 1、S2S2輸出信號的相輸出信號的相位關(guān)系，可以判斷位關(guān)系，可以判斷G1G1的移的移動方向。動方向。2022-6-39 光電脈沖式光電脈沖式實際上是一個位移實際上是一個

5、位移數(shù)字編碼器，工作時可將機械數(shù)字編碼器，工作時可將機械位移轉(zhuǎn)換成數(shù)量的電脈沖信號輸出。位移轉(zhuǎn)換成數(shù)量的電脈沖信號輸出。1 圓盤圓盤 2 被測軸被測軸 3 光源光源 4 光敏二極管光敏二極管 5 平板平板2022-6-310 光電脈沖式光電脈沖式光電脈沖式位移傳感器的后續(xù)測量電路和顯示記錄裝光電脈沖式位移傳感器的后續(xù)測量電路和顯示記錄裝置如圖所示。置如圖所示。2022-6-311& 速度檢測分為線速度檢測和角速度檢測。速度檢測分為線速度檢測和角速度檢測。& 常用的檢測方法：微積分法、線速度和角速度相常用的檢測方法：微積分法、線速度和角速度相互轉(zhuǎn)換測速法、速度傳感器法、時間、位移

6、計算互轉(zhuǎn)換測速法、速度傳感器法、時間、位移計算測速法。測速法。& 加速度檢測是基于檢測質(zhì)量塊敏感加速度產(chǎn)生慣加速度檢測是基于檢測質(zhì)量塊敏感加速度產(chǎn)生慣性力的測量。性力的測量。2022-6-312& 加速度傳感器主要采用加速度傳感器，并配用適加速度傳感器主要采用加速度傳感器，并配用適當?shù)臋z測電路。當?shù)臋z測電路。1.1. 磁電感應式速度測量（機磁電感應式速度測量（機- -電能轉(zhuǎn)換型）電能轉(zhuǎn)換型）2.2. 電磁脈沖式轉(zhuǎn)速計（數(shù)字式儀表）電磁脈沖式轉(zhuǎn)速計（數(shù)字式儀表） 3.微機電系統(tǒng)加速度計微機電系統(tǒng)加速度計 2022-6-313& 按力產(chǎn)生的原因不同，力分為重力、彈性力、慣性

7、按力產(chǎn)生的原因不同，力分為重力、彈性力、慣性力、膨脹力、摩擦力、浮力、電磁力等。力、膨脹力、摩擦力、浮力、電磁力等。& 按力對時間的變化性質(zhì)可分為靜態(tài)力和動態(tài)力。靜按力對時間的變化性質(zhì)可分為靜態(tài)力和動態(tài)力。靜態(tài)力是指不變的力或變化很緩慢的力；動態(tài)力是指態(tài)力是指不變的力或變化很緩慢的力；動態(tài)力是指隨時間變化顯著的力，如沖擊力、交變力等。隨時間變化顯著的力，如沖擊力、交變力等。1.1. 力的測量方法力的測量方法 利用力的動力效應（利用力的動力效應（將使物體的運動狀態(tài)或動量將使物體的運動狀態(tài)或動量改變，使物體產(chǎn)生加速度改變，使物體產(chǎn)生加速度）和力的靜力效應（）和力的靜力效應（使使物體產(chǎn)生應力

8、，發(fā)生變形物體產(chǎn)生應力，發(fā)生變形），力的測量方法可歸），力的測量方法可歸納為力平衡法、測位移法和利用物理效應測力等。納為力平衡法、測位移法和利用物理效應測力等。2022-6-3141.1.力的測量方法力的測量方法(1)(1) 力平衡法力平衡法 力平衡式測量法是基于比較測量的原理，用一個已知力來力平衡式測量法是基于比較測量的原理，用一個已知力來平衡待測的未知力，從而得出待測力的值。平衡力可以是平衡待測的未知力，從而得出待測力的值。平衡力可以是已知質(zhì)量的重力、電磁力或氣動力等。已知質(zhì)量的重力、電磁力或氣動力等。托盤托盤被測物被測物刻度板刻度板彈簧彈簧k阻尼阻尼cyx圖圖5.12 重力平衡式測力法重

9、力平衡式測力法機械式力平衡裝置機械式力平衡裝置磁電式力平衡裝置磁電式力平衡裝置(b) 機械杠桿機械杠桿(a) 天平天平0 00 0未知力未知力GGFiFgFiab圖圖5.14 電磁式力平衡測力系統(tǒng)電磁式力平衡測力系統(tǒng)NS磁鐵磁鐵標準質(zhì)量標準質(zhì)量m線圈線圈光電管光電管放大器放大器RU0Fi液壓和氣壓式測力系統(tǒng)液壓和氣壓式測力系統(tǒng)2022-6-3151.1.力的測量方法力的測量方法(2)(2) 測位移法測位移法 在力作用下，彈性元件會產(chǎn)生變形。測位移法就是通過測在力作用下，彈性元件會產(chǎn)生變形。測位移法就是通過測量未知力所引起的位移（線位移或角位移），從而間接地量未知力所引起的位移（線位移或角位移）

10、，從而間接地測得未知力值。測得未知力值。支架支架極板極板彈性體彈性體絕緣材料絕緣材料Fi圖圖5.16 電容式測力裝置電容式測力裝置彈簧彈簧線圈線圈Fi（a）（b）鐵心鐵心Fi變形部變形部線圈線圈下部下部上部上部圖圖5.17 差動變壓器式測力裝置差動變壓器式測力裝置2022-6-3161.1.力的測量方法力的測量方法(3) 利用某些物理效應測力利用某些物理效應測力 物體在力作用下會產(chǎn)生某些物理效應，如應變效應、壓磁物體在力作用下會產(chǎn)生某些物理效應，如應變效應、壓磁效應、壓電效應等可以利用這些效應間接檢測力值。效應、壓電效應等可以利用這些效應間接檢測力值。2.電子皮帶秤電子皮帶秤 電子皮帶秤是一種

11、能連續(xù)稱量散裝顆粒物料重量的裝置，它電子皮帶秤是一種能連續(xù)稱量散裝顆粒物料重量的裝置，它不但可以對某一瞬間在輸送帶上的輸送物料重量進行稱重，不但可以對某一瞬間在輸送帶上的輸送物料重量進行稱重，而且還可以在某段時間內(nèi)對輸送的物料總重進行稱重。而且還可以在某段時間內(nèi)對輸送的物料總重進行稱重。2022-6-317& 轉(zhuǎn)矩可分為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和動態(tài)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩可分為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和動態(tài)轉(zhuǎn)矩。 靜態(tài)轉(zhuǎn)矩是指不隨時間變化或變化很小、很緩慢的轉(zhuǎn)矩，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩是指不隨時間變化或變化很小、很緩慢的轉(zhuǎn)矩，包括靜止轉(zhuǎn)矩、恒定轉(zhuǎn)矩、緩變轉(zhuǎn)矩和微脈動轉(zhuǎn)矩。包括靜止轉(zhuǎn)矩、恒定轉(zhuǎn)矩、緩變轉(zhuǎn)矩和微脈動轉(zhuǎn)矩。 動態(tài)轉(zhuǎn)矩是指隨時間變化很

12、大的轉(zhuǎn)矩，包括振動轉(zhuǎn)矩、動態(tài)轉(zhuǎn)矩是指隨時間變化很大的轉(zhuǎn)矩，包括振動轉(zhuǎn)矩、過度轉(zhuǎn)矩和隨機轉(zhuǎn)矩三種。過度轉(zhuǎn)矩和隨機轉(zhuǎn)矩三種。& 根據(jù)轉(zhuǎn)矩的不同情況，可以采取不同的轉(zhuǎn)矩測量根據(jù)轉(zhuǎn)矩的不同情況，可以采取不同的轉(zhuǎn)矩測量方法。方法。2022-6-3181.轉(zhuǎn)矩的測量方法轉(zhuǎn)矩的測量方法轉(zhuǎn)矩的測量方法可以分為平衡力法、能量轉(zhuǎn)換法和傳遞法。轉(zhuǎn)矩的測量方法可以分為平衡力法、能量轉(zhuǎn)換法和傳遞法。其中傳遞法涉及的轉(zhuǎn)矩測量儀器種類最多，應用也最廣泛。其中傳遞法涉及的轉(zhuǎn)矩測量儀器種類最多，應用也最廣泛。(1) 平衡力法及平衡力類轉(zhuǎn)矩測量裝置平衡力法及平衡力類轉(zhuǎn)矩測量裝置 通過測量機體上的平衡力矩通過測量機體上的平

13、衡力矩( (實際上是測量力和力臂實際上是測量力和力臂) )來確定動力來確定動力機械主軸上工作轉(zhuǎn)矩的方法稱為平衡力法。機械主軸上工作轉(zhuǎn)矩的方法稱為平衡力法。平衡力法直接從機體上測轉(zhuǎn)矩，不存在從旋轉(zhuǎn)件到靜止件的轉(zhuǎn)矩平衡力法直接從機體上測轉(zhuǎn)矩，不存在從旋轉(zhuǎn)件到靜止件的轉(zhuǎn)矩傳遞問題。但它適合測量勻速工作情況下的轉(zhuǎn)矩，不能測動態(tài)轉(zhuǎn)傳遞問題。但它適合測量勻速工作情況下的轉(zhuǎn)矩，不能測動態(tài)轉(zhuǎn)矩。矩。(2) 能量轉(zhuǎn)換法能量轉(zhuǎn)換法 依據(jù)能量守恒定律，通過測量其他形式能量如電能、熱能參數(shù)依據(jù)能量守恒定律，通過測量其他形式能量如電能、熱能參數(shù)來測量旋轉(zhuǎn)機械的機械能，進而求得轉(zhuǎn)矩的方法即能量轉(zhuǎn)換法。來測量旋轉(zhuǎn)機械的機械

14、能，進而求得轉(zhuǎn)矩的方法即能量轉(zhuǎn)換法。從方法上講，能量轉(zhuǎn)換法就是對功率和轉(zhuǎn)速進行測量的方法。從方法上講，能量轉(zhuǎn)換法就是對功率和轉(zhuǎn)速進行測量的方法。2022-6-3191.轉(zhuǎn)矩的測量方法轉(zhuǎn)矩的測量方法(3) 傳遞法傳遞法傳遞法是指利用彈性元件在傳遞轉(zhuǎn)矩時物理參數(shù)的變化與轉(zhuǎn)矩的傳遞法是指利用彈性元件在傳遞轉(zhuǎn)矩時物理參數(shù)的變化與轉(zhuǎn)矩的對應關(guān)系來測量轉(zhuǎn)矩的一類方法。常用彈性元件為扭軸，故傳遞對應關(guān)系來測量轉(zhuǎn)矩的一類方法。常用彈性元件為扭軸，故傳遞法又稱為扭軸法。法又稱為扭軸法。2.傳遞法轉(zhuǎn)矩測量傳遞法轉(zhuǎn)矩測量(1) 應變式轉(zhuǎn)矩測量應變式轉(zhuǎn)矩測量 (2) 壓磁式轉(zhuǎn)矩傳感器壓磁式轉(zhuǎn)矩傳感器 (3) 扭轉(zhuǎn)角式

15、轉(zhuǎn)矩測量扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量 光電式轉(zhuǎn)矩傳感器光電式轉(zhuǎn)矩傳感器 相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器 振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器 受扭軸受扭軸振弦振弦測量環(huán)測量環(huán)l l圖圖5.23 振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器2022-6-320Temperature measurement technology2022-6-321( 溫標與標定溫標與標定( 測溫法分類及其特點測溫法分類及其特點( 熱阻式測溫方法熱阻式測溫方法( 熱電式測溫方法熱電式測溫方法( 集成溫度傳感器集成溫度傳感器AD590 ( 熱輻射測溫熱輻射測溫2022-6-322&溫度是反映物體的冷熱程度的物理量。溫度是反映物體的

16、冷熱程度的物理量。&溫度的測量只能利用一些物質(zhì)的某些物性溫度的測量只能利用一些物質(zhì)的某些物性( (如尺寸、如尺寸、密度、硬度、彈性模量、輻射強度等密度、硬度、彈性模量、輻射強度等) )隨溫度變化隨溫度變化的規(guī)律，通過這些量來對溫度進行間接測量。為了的規(guī)律，通過這些量來對溫度進行間接測量。為了保證溫度量值的準確并利于傳遞，需要建立一個衡保證溫度量值的準確并利于傳遞，需要建立一個衡量溫度的同一尺度，即溫標。量溫度的同一尺度，即溫標。&溫標溫標衡量溫度的標尺。是溫度數(shù)值化的標尺，衡量溫度的標尺。是溫度數(shù)值化的標尺，它給出了溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法，并明確了它給出了溫度數(shù)值化的一套規(guī)

17、則和方法，并明確了溫度的測量單位和溫度起點。溫度的測量單位和溫度起點。2022-6-3231.1.經(jīng)驗溫標經(jīng)驗溫標根據(jù)某些物質(zhì)的體積膨脹與溫度的關(guān)系，用實驗方法或經(jīng)驗公式根據(jù)某些物質(zhì)的體積膨脹與溫度的關(guān)系，用實驗方法或經(jīng)驗公式所確定的溫標稱為經(jīng)驗溫標。所確定的溫標稱為經(jīng)驗溫標。(1)(1) 華氏溫標華氏溫標德國人法勒海特德國人法勒海特( (Fahrenheit) )在在1714年以水銀為測溫介質(zhì)，制成玻璃年以水銀為測溫介質(zhì)，制成玻璃水銀溫度計，選取氯化銨和冰水混合物的溫度作為溫度計的零攝氏度，水銀溫度計，選取氯化銨和冰水混合物的溫度作為溫度計的零攝氏度，人體溫度為溫度計的人體溫度為溫度計的10

18、0度，把水銀溫度計從度，把水銀溫度計從0度到度到100度按水銀的體積度按水銀的體積膨脹距離分成膨脹距離分成100份，每一份為份，每一份為1華氏度，記作華氏度，記作“1 ”。按照華氏溫標，。按照華氏溫標，水的冰點為水的冰點為32 ，沸點為，沸點為212 。(2)(2) 攝氏溫標攝氏溫標1740年瑞典人攝氏年瑞典人攝氏( (Celsius) )提出在標準大氣壓下，把水的冰點規(guī)定為提出在標準大氣壓下，把水的冰點規(guī)定為0度，水的沸點規(guī)定為度，水的沸點規(guī)定為100度。根據(jù)水這兩個固定溫度點來對玻璃水銀度。根據(jù)水這兩個固定溫度點來對玻璃水銀溫度計進行分度，平均分成溫度計進行分度，平均分成100等份，每一份

19、為等份，每一份為1 1攝氏度，記作攝氏度，記作1。攝氏溫度攝氏溫度t t和華氏溫度和華氏溫度T T的關(guān)系為：的關(guān)系為：9325Tt2022-6-3241.1.經(jīng)驗溫標經(jīng)驗溫標除華氏溫標和攝氏溫標外，還有一些類似經(jīng)驗溫標，如列氏溫標、蘭除華氏溫標和攝氏溫標外，還有一些類似經(jīng)驗溫標，如列氏溫標、蘭氏溫標等。經(jīng)驗溫標均依賴于其規(guī)定的測量物質(zhì)，測溫范圍也不能超過氏溫標等。經(jīng)驗溫標均依賴于其規(guī)定的測量物質(zhì)，測溫范圍也不能超過其上、下限其上、下限( (如攝氏溫標為如攝氏溫標為0、100) )，超過了這個溫區(qū)，攝氏溫標將，超過了這個溫區(qū)，攝氏溫標將不能進行溫度標定。不能進行溫度標定。2.2.熱力學溫標熱力學

20、溫標1848年由開爾文年由開爾文( (Kelvin) )提出的以卡諾循環(huán)提出的以卡諾循環(huán)( (Carnot Cycle) )為基礎(chǔ)為基礎(chǔ)建立的熱力學溫標，把理想氣體壓力為零時對應的溫度建立的熱力學溫標，把理想氣體壓力為零時對應的溫度絕對絕對零度零度( (在實驗中無法達到的理論溫度，低于在實驗中無法達到的理論溫度，低于0K的溫度不可能存在的溫度不可能存在) )與水的三相點溫度分成與水的三相點溫度分成273.16份，每份為份，每份為1K(Kelvin)。熱力學溫度。熱力學溫度的單位為的單位為“K”。是一種理想而不能真正實現(xiàn)的理論溫標，它是國際單位制中七個是一種理想而不能真正實現(xiàn)的理論溫標，它是國際

21、單位制中七個基本量單位之一。基本量單位之一。2022-6-3253.3.絕對氣體溫標絕對氣體溫標從理想氣體狀態(tài)方程入手，復現(xiàn)的熱力學溫標叫絕對氣體溫標。從理想氣體狀態(tài)方程入手，復現(xiàn)的熱力學溫標叫絕對氣體溫標。當氣體的而體積為恒定當氣體的而體積為恒定( (定容定容) )時，其壓強就是溫度的單值函數(shù)，時，其壓強就是溫度的單值函數(shù)，即有：即有：2121T TP P 這種比值關(guān)系與開爾文給出的熱力學溫標的比值關(guān)系完全類這種比值關(guān)系與開爾文給出的熱力學溫標的比值關(guān)系完全類似。因此若選用同一固定點似。因此若選用同一固定點( (水的三相點水的三相點) )作參考點，兩種溫作參考點，兩種溫標在數(shù)值上就完全相同。

22、標在數(shù)值上就完全相同。 理想氣體僅是一種數(shù)學模型，實際上并不存在，故只能用真理想氣體僅是一種數(shù)學模型，實際上并不存在，故只能用真實氣體來制作氣體溫度計。因此，直接用氣體溫度計來統(tǒng)一實氣體來制作氣體溫度計。因此，直接用氣體溫度計來統(tǒng)一國際溫標，不僅技術(shù)上難度很大，很復雜，而且操作非常復國際溫標，不僅技術(shù)上難度很大，很復雜，而且操作非常復雜，困難。于是，出現(xiàn)了協(xié)議性的國際實用溫標。雜，困難。于是，出現(xiàn)了協(xié)議性的國際實用溫標。4.4. 國際實用溫標和國際溫標國際實用溫標和國際溫標 經(jīng)國際協(xié)議產(chǎn)生的國際實用溫標的指導思想是要盡可能地接經(jīng)國際協(xié)議產(chǎn)生的國際實用溫標的指導思想是要盡可能地接近熱力學溫標，近

23、熱力學溫標， 1989年年7月第月第77屆國際計量委員會批準建立屆國際計量委員會批準建立了新的國際溫標，簡稱了新的國際溫標，簡稱ITS-90。為和。為和IPTS-68溫標相區(qū)別，用溫標相區(qū)別，用表示表示ITS-90溫標。我國從溫標。我國從1994年開始全面推行年開始全面推行ITS-90新溫標。新溫標。 2022-6-3265.5.標定標定對溫度計的標定，有標準值法和標準表法兩種方法。對溫度計的標定，有標準值法和標準表法兩種方法。標準值法就是用適當?shù)姆椒ń⑵鹨幌盗袊H溫標定義的固定溫標準值法就是用適當?shù)姆椒ń⑵鹨幌盗袊H溫標定義的固定溫度點度點( (恒溫恒溫) )作標準值，把被標定溫度計作標

24、準值，把被標定溫度計( (或傳感器或傳感器) )依次置于這些依次置于這些標準溫度值之下，記錄下溫度計的相應示值標準溫度值之下，記錄下溫度計的相應示值( (或傳感器的輸出或傳感器的輸出) )，并利用國際溫標規(guī)定的內(nèi)插公式對溫度計并利用國際溫標規(guī)定的內(nèi)插公式對溫度計( (傳感器傳感器) )的分度進行對的分度進行對比記錄，從而完成對溫度計的標定。標定后的溫度計可作為標準比記錄，從而完成對溫度計的標定。標定后的溫度計可作為標準溫度計使用。溫度計使用。標準表法是把被標定溫度計標準表法是把被標定溫度計( (傳感器傳感器) )與已被標定好的更高一級精與已被標定好的更高一級精度的溫度計度的溫度計( (傳感器傳

25、感器) )，緊靠在一起，共同置于可調(diào)節(jié)的恒溫槽中，緊靠在一起，共同置于可調(diào)節(jié)的恒溫槽中，分別把槽溫調(diào)節(jié)到所選擇的若干溫度點，比較和記錄兩者的讀數(shù)，分別把槽溫調(diào)節(jié)到所選擇的若干溫度點，比較和記錄兩者的讀數(shù)，獲得一系列對應差值，經(jīng)多次升溫、降溫，重復測試，若這些差獲得一系列對應差值，經(jīng)多次升溫、降溫，重復測試，若這些差值穩(wěn)定，即可把記錄下的這些差值作為被標定溫度計的修正量，值穩(wěn)定，即可把記錄下的這些差值作為被標定溫度計的修正量，完成對被標定溫度計的標定。完成對被標定溫度計的標定。2022-6-327& 按測量體與被測介質(zhì)接觸與否來分，有接觸式測溫和非接按測量體與被測介質(zhì)接觸與否來分，有接觸

26、式測溫和非接觸式測溫兩大類。觸式測溫兩大類。 接觸式測溫是基于熱平衡原理，溫度敏感元件與被測對接觸式測溫是基于熱平衡原理，溫度敏感元件與被測對象接觸，依靠象接觸，依靠傳熱和對流傳熱和對流進行熱交換，當傳熱量為零，進行熱交換，當傳熱量為零，二者溫度相等。二者溫度相等。 根據(jù)測溫轉(zhuǎn)換的原理，接觸式測溫可分為膨脹式、根據(jù)測溫轉(zhuǎn)換的原理，接觸式測溫可分為膨脹式、熱阻式、熱電式等多種形式。如水銀溫度計、熱電熱阻式、熱電式等多種形式。如水銀溫度計、熱電偶溫度計等。偶溫度計等。 非接觸式測溫時溫度敏感元件不與被測對象接觸，而是非接觸式測溫時溫度敏感元件不與被測對象接觸，而是通過通過熱輻射熱輻射進行熱交換，或

27、者是溫度敏感元件接收被測進行熱交換，或者是溫度敏感元件接收被測對象的部分熱輻射能，由熱輻射能的大小推出被測對象對象的部分熱輻射能，由熱輻射能的大小推出被測對象的溫度，的溫度，如輻射測溫如輻射測溫；或是利用敏感元件感受溫度使其；或是利用敏感元件感受溫度使其參數(shù)發(fā)生變化，通過非接觸的場的耦合進行檢測，如參數(shù)發(fā)生變化，通過非接觸的場的耦合進行檢測，如電電渦流式測溫渦流式測溫。2022-6-328& 熱膨脹式測溫方法：熱膨脹式測溫方法： 膨脹式測溫是基于物體受熱時產(chǎn)生膨脹的原理，膨脹式測溫是基于物體受熱時產(chǎn)生膨脹的原理，分為液體膨脹式和固體膨脹式兩類。分為液體膨脹式和固體膨脹式兩類。 膨脹式溫

28、度計按膨脹基體可分為液體膨脹式玻膨脹式溫度計按膨脹基體可分為液體膨脹式玻璃溫度計、液體或氣體膨脹式壓力溫度計及固璃溫度計、液體或氣體膨脹式壓力溫度計及固體膨脹式雙金屬溫度計。體膨脹式雙金屬溫度計。(1)(1)玻璃溫度計玻璃溫度計 玻璃溫度計按使用方式又可分為全浸式和局玻璃溫度計按使用方式又可分為全浸式和局浸式兩大類。浸式兩大類。(2)(2)壓力溫度計壓力溫度計 壓力溫度計是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸壓力溫度計是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸汽在體積不變的條件下，其壓力與溫度呈確定汽在體積不變的條件下，其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理來實現(xiàn)測溫功能。函數(shù)關(guān)系的原理來實現(xiàn)測溫功能。2022-6-3

29、29& 熱膨脹式測溫方法熱膨脹式測溫方法(3)(3)雙金屬溫度計雙金屬溫度計 基于固體受熱膨脹原理，通常是把兩片線膨基于固體受熱膨脹原理，通常是把兩片線膨脹系數(shù)相對差異很大的金屬片疊焊在一起，脹系數(shù)相對差異很大的金屬片疊焊在一起，構(gòu)成雙金屬感溫元件。當溫度變化時，因雙構(gòu)成雙金屬感溫元件。當溫度變化時，因雙金屬片的兩個不同材料的線膨脹系數(shù)相對差金屬片的兩個不同材料的線膨脹系數(shù)相對差異很大而產(chǎn)生不同的膨脹和收縮，導致雙金異很大而產(chǎn)生不同的膨脹和收縮，導致雙金屬片產(chǎn)生彎曲變形。屬片產(chǎn)生彎曲變形。 雙金屬溫度計的感溫雙金屬元件的形狀有平雙金屬溫度計的感溫雙金屬元件的形狀有平面螺旋型和直線螺旋型

30、兩大類面螺旋型和直線螺旋型兩大類 。2022-6-330& 熱阻式測溫是根據(jù)金屬導體或半導體的電阻值隨溫度變化熱阻式測溫是根據(jù)金屬導體或半導體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)，將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電信號，從而達到測溫的的性質(zhì)，將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電信號，從而達到測溫的目的。目的。& 常用的熱電阻主要有鉑電阻、銅電阻和半導體熱敏電阻。常用的熱電阻主要有鉑電阻、銅電阻和半導體熱敏電阻。1.1. 熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻主要由感溫元件（電阻體）、內(nèi)引線、保護管三部分熱電阻主要由感溫元件（電阻體）、內(nèi)引線、保護管三部分構(gòu)成。構(gòu)成。安裝固定件安裝固定件電阻體電阻體絕緣套筒絕緣套筒不銹鋼套管

31、不銹鋼套管引線口引線口接線盒接線盒圖圖5.26 工業(yè)熱電阻的基本結(jié)構(gòu)工業(yè)熱電阻的基本結(jié)構(gòu)2022-6-3311.1. 熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻的結(jié)構(gòu) 熱電阻元件的種類：熱電阻元件的種類： 熱電阻傳感器的類型：普通型、鎧裝型、小型、薄膜型、熱電阻傳感器的類型：普通型、鎧裝型、小型、薄膜型、防爆型等。防爆型等。2.2. 熱電阻的引線形式熱電阻的引線形式 內(nèi)引線是熱電阻出廠時自身具備的引線，其功能是使感內(nèi)引線是熱電阻出廠時自身具備的引線，其功能是使感溫元件能與外部測量及控制裝置相連接。溫元件能與外部測量及控制裝置相連接。 熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種。熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三

32、種。 二線制：二線制：tR1R2R3RtEout (a) 二線制二線制 三線制：三線制：tR1R2R3RtEout (b) 三線制三線制 四線制：四線制：tiRtEout恒恒流流源源 (c) 四線制四線制2022-6-3323.3. 熱電阻的應用熱電阻的應用 熱電阻以其測溫范圍廣、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低熱電阻以其測溫范圍廣、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點在工業(yè)上得到廣泛應用，用于工業(yè)溫度參數(shù)的測等優(yōu)點在工業(yè)上得到廣泛應用，用于工業(yè)溫度參數(shù)的測控，以及可轉(zhuǎn)換成溫度測量的其他物理量的測量，如流控，以及可轉(zhuǎn)換成溫度測量的其他物理量的測量，如流體流量檢測、氣體成分分析等。體流量檢測、氣體成分分析

33、等。 熱敏電阻流量檢測熱敏電阻流量檢測 熱敏電阻氣體成分分析熱敏電阻氣體成分分析 “電子干濕式電子干濕式”濕度傳感器濕度傳感器2022-6-333& 熱電偶測溫是基于熱電效應的原理。熱電偶測溫是基于熱電效應的原理。1.1. 熱電偶的分類及特性熱電偶的分類及特性國際電工委員會（國際電工委員會（IEC）推薦的工業(yè)用標準熱電偶為八種。）推薦的工業(yè)用標準熱電偶為八種。其中分度號為其中分度號為S、R、B的三種熱電偶均由鉑和鉑銠合金制成，的三種熱電偶均由鉑和鉑銠合金制成，屬于貴金屬熱電偶。分度號分別為屬于貴金屬熱電偶。分度號分別為K、N、T、E、J的五種熱的五種熱電偶，是由鎳、鉻、硅、銅、鋁、錳、

34、鎂、鈷等金屬的合金電偶，是由鎳、鉻、硅、銅、鋁、錳、鎂、鈷等金屬的合金制成，屬賤金屬熱電偶。這八種標準熱電偶的熱電極材料、制成，屬賤金屬熱電偶。這八種標準熱電偶的熱電極材料、最大測溫范圍、適用氣氛等可查閱有關(guān)最大測溫范圍、適用氣氛等可查閱有關(guān)ITS1990國際溫標手國際溫標手冊。冊。常用熱電偶的熱電特性均有分度表可查。溫度與熱電勢之間常用熱電偶的熱電特性均有分度表可查。溫度與熱電勢之間的關(guān)系也可以用函數(shù)式來表示，稱為參考函數(shù)。的關(guān)系也可以用函數(shù)式來表示，稱為參考函數(shù)。ITS1990給給出了新的熱電偶分度表和參考函數(shù)，它們是熱電偶測溫的依出了新的熱電偶分度表和參考函數(shù)，它們是熱電偶測溫的依據(jù)。據(jù)

35、。2022-6-3342.2. 熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的結(jié)構(gòu) 熱電偶的基本結(jié)構(gòu)：熱電偶的基本結(jié)構(gòu)： 熱電偶的結(jié)構(gòu)分為普通工業(yè)用熱電偶和鎧裝熱熱電偶的結(jié)構(gòu)分為普通工業(yè)用熱電偶和鎧裝熱電偶兩種。電偶兩種。安裝固定件安裝固定件電偶絲電偶絲絕緣套筒絕緣套筒不銹鋼套管不銹鋼套管引線口引線口接線盒接線盒熱端熱端2022-6-3353.3. 熱電偶溫度測量熱電偶溫度測量 補償導線補償導線 在一定溫度范圍內(nèi)，與配用熱電偶的熱電熱性相同的一對帶有在一定溫度范圍內(nèi)，與配用熱電偶的熱電熱性相同的一對帶有絕緣層的導線稱為補償導線。其作用是將熱電偶的參比端延伸絕緣層的導線稱為補償導線。其作用是將熱電偶的參比端延伸到遠離熱源

36、或環(huán)境溫度較恒定的地方，以保證冷端溫度恒定。到遠離熱源或環(huán)境溫度較恒定的地方，以保證冷端溫度恒定。 ：由連接導體定律可知：由連接導體定律可知：),(),(),(),(),(000TTETTETTETTETTTEnBAnABnABnABnAABB 可見，適當選取可見，適當選取A、B、使得：使得：),(),(00TTETTEnABnBA 由中間溫度定律，上式即為：由中間溫度定律，上式即為：),(),(),(),(000TTETTETTETTTEABnABnABnAABB 可見，通過連接補償導線，可使中間溫度的影響消除掉?？梢?，通過連接補償導線，可使中間溫度的影響消除掉。2022-6-3363.3.

37、 熱電偶溫度測量熱電偶溫度測量 參比端處理參比端處理 熱電偶分度表都是以熱電偶參比端為熱電偶分度表都是以熱電偶參比端為0條件條件下制作的。在實驗室條件下可采取諸如在保下制作的。在實驗室條件下可采取諸如在保溫瓶內(nèi)盛滿冰水混合物溫瓶內(nèi)盛滿冰水混合物( (最好用蒸餾水及用蒸最好用蒸餾水及用蒸餾水制成的冰餾水制成的冰) )。 在工業(yè)測溫現(xiàn)場一般不能使參比端保持在工業(yè)測溫現(xiàn)場一般不能使參比端保持00，隨著計算機尤其是微處理器和單片機推廣普隨著計算機尤其是微處理器和單片機推廣普及，智能化測溫儀普遍采用以軟件為主的補及，智能化測溫儀普遍采用以軟件為主的補償方式。償方式。 2022-6-337& 集成

38、溫度傳感器是一種把溫敏元件、偏置電路、放大電路集成溫度傳感器是一種把溫敏元件、偏置電路、放大電路及線性化電路集成在同一芯片上的溫度傳感器。及線性化電路集成在同一芯片上的溫度傳感器。& AD590是美國是美國AD公司推出的集成化半導體溫度傳感器，是公司推出的集成化半導體溫度傳感器，是電流輸出型集成溫度傳感器的代表產(chǎn)品。它利用晶體管電流輸出型集成溫度傳感器的代表產(chǎn)品。它利用晶體管PNPN結(jié)的正向壓降隨溫度升高而降低的特性而制成，結(jié)的正向壓降隨溫度升高而降低的特性而制成， 1.1.基本應用電路基本應用電路2.2.攝氏溫度測量電路攝氏溫度測量電路3.3.溫差測量電路及其應用溫差測量電路及其應用

39、2022-6-338& 輻射式溫度計利用受熱物體的輻射能大小與溫度的關(guān)系確輻射式溫度計利用受熱物體的輻射能大小與溫度的關(guān)系確定被測物體的溫度，其主要優(yōu)點是非接觸式測溫，具有很定被測物體的溫度，其主要優(yōu)點是非接觸式測溫，具有很高的測溫上限，響應快，輸出信號大，靈敏度高；它的主高的測溫上限，響應快，輸出信號大，靈敏度高；它的主要缺點是結(jié)構(gòu)復雜，測量準確度不如接觸式溫度計高。要缺點是結(jié)構(gòu)復雜，測量準確度不如接觸式溫度計高。& 輻射測溫系統(tǒng)的基本組成：光學系統(tǒng)、檢測元件、轉(zhuǎn)換電輻射測溫系統(tǒng)的基本組成：光學系統(tǒng)、檢測元件、轉(zhuǎn)換電路和信號處理電路。路和信號處理電路。被測被測對象對象光學光學

40、系統(tǒng)系統(tǒng)檢測檢測元件元件轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換電路電路信號信號處理處理參考參考光源光源輻射測溫儀表主要組成框圖輻射測溫儀表主要組成框圖2022-6-339& 輻射測溫的常用方法：輻射測溫的常用方法： 亮度法亮度法：按照物體的光譜或部分連續(xù)波長輻射亮度推算按照物體的光譜或部分連續(xù)波長輻射亮度推算溫度。溫度。 全輻射法全輻射法：按照物體全波長范圍內(nèi)的輻射亮度推算溫度。：按照物體全波長范圍內(nèi)的輻射亮度推算溫度。 比色法比色法：按照物體兩個波長的光譜輻射亮度之比推算溫：按照物體兩個波長的光譜輻射亮度之比推算溫度。度。 多色法多色法：按照物體多個波長的光譜輻射亮度或物體發(fā)射：按照物體多個波長的光譜輻射亮度或物

41、體發(fā)射率隨波長變化的規(guī)律來推算溫度。率隨波長變化的規(guī)律來推算溫度。& 輻射式溫度計有全輻射高溫計、光學高溫計、光輻射式溫度計有全輻射高溫計、光學高溫計、光電高溫計、比色高溫計和紅外輻射輻射測溫儀等。電高溫計、比色高溫計和紅外輻射輻射測溫儀等。2022-6-340 輻射測溫儀表均以黑體爐作基準進行標定和刻度的，實輻射測溫儀表均以黑體爐作基準進行標定和刻度的，實際測量時要修正。際測量時要修正。 表觀溫度表觀溫度：指在儀表工作波長范圍內(nèi)，溫度為：指在儀表工作波長范圍內(nèi)，溫度為T的輻射的輻射體的體的輻射情況輻射情況與溫度為與溫度為TL的絕對黑體的的絕對黑體的輻射情況輻射情況相等，相等，則則TL

42、就是該輻射體的表觀溫度。與測溫儀表相對應的表就是該輻射體的表觀溫度。與測溫儀表相對應的表觀溫度有：觀溫度有：亮度溫度、輻射溫度和比色溫度亮度溫度、輻射溫度和比色溫度。亮度溫度亮度溫度 LLTcTT 1ln112 輻輻射射溫溫度度 PPTTT 14 光譜發(fā)射率光譜發(fā)射率為為； )T,(),T,()(c)T,()T,(lnTTS21212211111亮度溫度：亮度溫度：輻射溫度：輻射溫度：比色溫度：比色溫度：2022-6-3411.1. 全輻射高溫計全輻射高溫計基本原理：基本原理：斯特潘斯特潘-波爾茲曼定律，也稱為全輻射定律，它是波爾茲曼定律，也稱為全輻射定律，它是全輻射高溫計測溫的理論基礎(chǔ)。全輻

43、射高溫計測溫的理論基礎(chǔ)。波爾茲曼常數(shù)。波爾茲曼常數(shù)。斯特潘斯特潘-4TE 由式可知，當知道黑體的全輻射強度后，就可以知道溫度。由式可知，當知道黑體的全輻射強度后，就可以知道溫度。全輻射高溫計是以黑體的輻射能力與溫度的關(guān)系進行刻度的。全輻射高溫計是以黑體的輻射能力與溫度的關(guān)系進行刻度的。但在實際中，被測物體并非黑體，而是被稱為灰體，對于灰但在實際中，被測物體并非黑體，而是被稱為灰體，對于灰體的全輻射強度與溫度的關(guān)系為：體的全輻射強度與溫度的關(guān)系為：灰體的吸收系數(shù)?；殷w的吸收系數(shù)。TTTE4用全輻射高溫計測量非黑體溫度時，溫度計讀數(shù)是被測物體用全輻射高溫計測量非黑體溫度時，溫度計讀數(shù)是被測物體的輻

44、射溫度，再根據(jù)已知物體的吸收系數(shù)的輻射溫度，再根據(jù)已知物體的吸收系數(shù)(注不同物質(zhì)的吸收注不同物質(zhì)的吸收系數(shù)可查相關(guān)的資料系數(shù)可查相關(guān)的資料)，利用該式可計算被測物體的真是溫度。，利用該式可計算被測物體的真是溫度。2022-6-3422.2. 比色溫度計比色溫度計基本原理：基本原理：由維恩位移定律（由維恩位移定律（mT =常數(shù)常數(shù)），當溫度升高），當溫度升高時，絕對黑體的最大輻射能量向波長減小的方向移動，對于時，絕對黑體的最大輻射能量向波長減小的方向移動，對于不同波長不同波長1、2和所對應的亮度比值也會發(fā)生變化，根據(jù)亮度和所對應的亮度比值也會發(fā)生變化，根據(jù)亮度比就可確定黑體的溫度。比就可確定黑體

45、的溫度。當已知被測物體的當已知被測物體的1和和2后，就可由實測的比色溫度后，就可由實測的比色溫度TS算出真實溫度算出真實溫度T，若比色高溫計所選波長，若比色高溫計所選波長1和和2很接很接近，則單色輻射吸收系數(shù)近，則單色輻射吸收系數(shù)1和和2也十分接近，所測比色溫度近也十分接近，所測比色溫度近似等于真實溫度，這是比色高溫計很重要的優(yōu)點。似等于真實溫度，這是比色高溫計很重要的優(yōu)點。122010122ln5ln)11(BBCTS2022-6-3433.3. 紅外輻射測溫儀紅外輻射測溫儀 基本原理：基本原理：根據(jù)普朗克定律的物體輻射強度與根據(jù)普朗克定律的物體輻射強度與波長、溫度的關(guān)系可知，在波長、溫度的

46、關(guān)系可知，在2000K以下峰值輻射以下峰值輻射波長在紅外光區(qū)域，需要用紅外敏感元件來檢波長在紅外光區(qū)域，需要用紅外敏感元件來檢測。測。(1) 紅外探測器的特性參數(shù)紅外探測器的特性參數(shù) 響應率：輸出電壓與輸入的紅外輻射功率之響應率：輸出電壓與輸入的紅外輻射功率之比。比。 響應波長范圍：紅外探測器的響應率與入射響應波長范圍：紅外探測器的響應率與入射輻射的波長的關(guān)系。輻射的波長的關(guān)系。2022-6-344 噪聲等效功率：若投射到探測器上的紅外輻射噪聲等效功率：若投射到探測器上的紅外輻射功率所產(chǎn)生的輸出電壓正好等于探測器本身的功率所產(chǎn)生的輸出電壓正好等于探測器本身的噪聲電壓，該輻射功率即為噪聲等效功率

47、，它噪聲電壓，該輻射功率即為噪聲等效功率，它對探測器所產(chǎn)生的效果與噪聲相等。是一個可對探測器所產(chǎn)生的效果與噪聲相等。是一個可測量的量。測量的量。 探測率：實質(zhì)上就是當探測器的探測元件具有探測率：實質(zhì)上就是當探測器的探測元件具有單位面積、放大器帶寬為單位面積、放大器帶寬為1Hz時，單位功率輻射時，單位功率輻射所獲得的信噪比。所獲得的信噪比。 響應時間：探測器的輸出電壓上升或下降到某響應時間：探測器的輸出電壓上升或下降到某一特定值所需時間。一般來說，上升或下降所一特定值所需時間。一般來說，上升或下降所需的時間是相等的，成為探測器的需的時間是相等的，成為探測器的“響應時響應時間間”。2022-6-3

48、453.3. 紅外輻射測溫儀紅外輻射測溫儀(2) 紅外探測器的種類紅外探測器的種類按其工作原理分按其工作原理分:光電紅外探測器和熱敏紅外探測器光電紅外探測器和熱敏紅外探測器。 光電紅外探測器：基于物質(zhì)中的電子吸收紅外光電紅外探測器：基于物質(zhì)中的電子吸收紅外鐳射而改變運動狀態(tài)的光電效應。常用的光電鐳射而改變運動狀態(tài)的光電效應。常用的光電紅外探測器有光電導型和光生伏特型兩種。即紅外探測器有光電導型和光生伏特型兩種。即光敏電阻和光電池。光敏電阻和光電池。 熱敏紅外探測器熱敏紅外探測器 ：是利用紅外輻射的熱效應原：是利用紅外輻射的熱效應原理，即物體受紅外輻射的照射而溫度升高引起理，即物體受紅外輻射的照

49、射而溫度升高引起某些物理參數(shù)的改變。熱敏探測器常用的有熱某些物理參數(shù)的改變。熱敏探測器常用的有熱敏電阻型、熱電偶型、熱釋電型和氣動型。敏電阻型、熱電偶型、熱釋電型和氣動型。2022-6-3463.3. 紅外輻射測溫儀紅外輻射測溫儀(3) 紅外測溫儀的結(jié)構(gòu)紅外測溫儀的結(jié)構(gòu) 紅外測溫儀由光學系統(tǒng)、調(diào)制器、紅外探測紅外測溫儀由光學系統(tǒng)、調(diào)制器、紅外探測器、電子放大器和指示器等幾部分組成。器、電子放大器和指示器等幾部分組成。2022-6-347Vibration measurement technology2022-6-348( 振動和振動測量系統(tǒng)振動和振動測量系統(tǒng)( 振動測試系統(tǒng)特性測試振動測試系統(tǒng)

50、特性測試( 機械結(jié)構(gòu)參數(shù)的估計機械結(jié)構(gòu)參數(shù)的估計( 機械阻抗測試機械阻抗測試 ( 振動信號的頻譜分析振動信號的頻譜分析2022-6-3491.振動信號的分類振動信號的分類機機械械振振動動確確定定性性振振動動隨隨機機振振動動周周期期振振動動非非周周期期振振動動簡簡諧諧振振動動復復雜雜周周期期振振動動準準周周期期振振動動瞬瞬態(tài)態(tài)和和周周期期振振動動平平穩(wěn)穩(wěn)振振動動非非平平穩(wěn)穩(wěn)振振動動非非各各態(tài)態(tài)歷歷經(jīng)經(jīng)振振動動各各態(tài)態(tài)歷歷經(jīng)經(jīng)振振動動2.振動測量方法分類振動測量方法分類名稱名稱原理原理優(yōu)缺點及應用優(yōu)缺點及應用電測法電測法將被測對象的振動量轉(zhuǎn)換成將被測對象的振動量轉(zhuǎn)換成電量，然后用電量測試儀器電量，

51、然后用電量測試儀器進行測量進行測量靈敏度高，頻率范圍及動態(tài)、線性靈敏度高，頻率范圍及動態(tài)、線性范圍寬，便于分析和遙測，但易受范圍寬，便于分析和遙測，但易受電磁場干擾，是目前最廣泛采用的電磁場干擾，是目前最廣泛采用的方法。方法。機械法機械法利用杠桿原理將振動量放大利用杠桿原理將振動量放大后直接記錄下來后直接記錄下來抗干擾能力強，頻率范圍及動態(tài)、抗干擾能力強，頻率范圍及動態(tài)、線性范圍窄，測試時會給工件加上線性范圍窄，測試時會給工件加上一定的負荷，影響測試結(jié)果，用于一定的負荷，影響測試結(jié)果，用于低頻大振幅振動及扭振的測量。低頻大振幅振動及扭振的測量。光學法光學法利用光杠桿原理，讀數(shù)顯微利用光杠桿原理

52、，讀數(shù)顯微鏡、光波干涉原理及激光多鏡、光波干涉原理及激光多普勒效應等進行測量普勒效應等進行測量不受電磁場干擾，測量精度高，適不受電磁場干擾，測量精度高，適于對質(zhì)量小、不易安裝傳感器的試于對質(zhì)量小、不易安裝傳感器的試件作非接觸測量，在精密測量和傳件作非接觸測量，在精密測量和傳感器、測振儀標定中用得較多感器、測振儀標定中用得較多2022-6-3503.振動測量系統(tǒng)振動測量系統(tǒng) 振動測量內(nèi)容一般可分為兩類：一類是振動基本參數(shù)的測量，振動測量內(nèi)容一般可分為兩類：一類是振動基本參數(shù)的測量，即測量振動物體上某點的位移、速度、加速度、頻率和相位；即測量振動物體上某點的位移、速度、加速度、頻率和相位；另一類是

53、結(jié)構(gòu)或部件的動態(tài)特性測量，以某種激振力作用在另一類是結(jié)構(gòu)或部件的動態(tài)特性測量，以某種激振力作用在被測件上，使它產(chǎn)生受迫振動，測量輸入被測件上，使它產(chǎn)生受迫振動，測量輸入( (激振力激振力) )和輸出和輸出( (被被測件的振動響應測件的振動響應) )，從而確定被測件的固有頻率、阻尼、剛度，從而確定被測件的固有頻率、阻尼、剛度和振型等動態(tài)參數(shù)。這一類試驗又可稱之為和振型等動態(tài)參數(shù)。這一類試驗又可稱之為“頻率響應試驗頻率響應試驗”或或“機械阻抗試驗機械阻抗試驗”。(1)(1) 測振系統(tǒng)的組成測振系統(tǒng)的組成 振動測試系統(tǒng)來講，測試系統(tǒng)一般都由測振傳感器、放大振動測試系統(tǒng)來講，測試系統(tǒng)一般都由測振傳感器

54、、放大器、記錄儀器三部分組成。器、記錄儀器三部分組成。 常用的工程振動測試系統(tǒng)可分為壓電式振動測試系統(tǒng)、應常用的工程振動測試系統(tǒng)可分為壓電式振動測試系統(tǒng)、應變式振動測試系統(tǒng)、壓阻式振動測試系統(tǒng)、伺服式振動測變式振動測試系統(tǒng)、壓阻式振動測試系統(tǒng)、伺服式振動測試系統(tǒng)、光電式振動測試系統(tǒng)、電渦流式振動測試系統(tǒng)。試系統(tǒng)、光電式振動測試系統(tǒng)、電渦流式振動測試系統(tǒng)。2022-6-3513.振動測量系統(tǒng)振動測量系統(tǒng) (1)(1) 測振系統(tǒng)的組成測振系統(tǒng)的組成 壓電式振動測試系統(tǒng)壓電式振動測試系統(tǒng) 大多數(shù)壓電式振動測試系統(tǒng)是用來測試振動沖擊加速大多數(shù)壓電式振動測試系統(tǒng)是用來測試振動沖擊加速度或激勵力的，在特定

55、條件下，有時也可以通過積分度或激勵力的，在特定條件下，有時也可以通過積分網(wǎng)絡(luò)在一定的范圍內(nèi)獲得振動速度和位移。網(wǎng)絡(luò)在一定的范圍內(nèi)獲得振動速度和位移。 壓壓電電式式加加速速度度或或力力傳傳感感器器前前置置電電壓壓或或電電荷荷放放大大器器信信號號存存儲儲或或記記錄錄顯顯示示分分析析設(shè)設(shè)備備 應變式或壓阻式振動測試系統(tǒng)應變式或壓阻式振動測試系統(tǒng) 應變式振動測試系統(tǒng)的傳感器有應變式加速度傳感器、應變式振動測試系統(tǒng)的傳感器有應變式加速度傳感器、位移傳感器和力傳感器。與其配套使用的放大器一般位移傳感器和力傳感器。與其配套使用的放大器一般是電阻應變儀。是電阻應變儀。 應應變變式式傳傳感感器器電電阻阻應應變變

56、儀儀信信號號存存儲儲或或記記錄錄顯顯示示分分析析設(shè)設(shè)備備 伺服振動測試系統(tǒng)伺服振動測試系統(tǒng)伺伺服服式式加加速速度度傳傳感感器器伺伺服服放放大大器器信信號號存存儲儲或或記記錄錄顯顯示示分分析析設(shè)設(shè)備備2022-6-3523.振動測量系統(tǒng)振動測量系統(tǒng) (2)(2) 振動系統(tǒng)的合理選用振動系統(tǒng)的合理選用 選擇傳感器及配套儀器應根據(jù)測試對象的振動幅值、振動信號選擇傳感器及配套儀器應根據(jù)測試對象的振動幅值、振動信號的頻率范圍、安裝條件、振動環(huán)境、設(shè)備情況及解決問題所需的頻率范圍、安裝條件、振動環(huán)境、設(shè)備情況及解決問題所需要的信號頻帶和幅值來選擇合適的儀器及配套設(shè)備。要的信號頻帶和幅值來選擇合適的儀器及配

57、套設(shè)備。 選擇測振系統(tǒng)的基本依據(jù)是待測振動信號的特征。信號特性最選擇測振系統(tǒng)的基本依據(jù)是待測振動信號的特征。信號特性最重要的有三條：重要的有三條：一是振動幅值及其分布；二是頻率范圍；三是一是振動幅值及其分布；二是頻率范圍；三是振動信號的分布規(guī)律。振動信號的分布規(guī)律。4.傳感器的安裝傳感器的安裝 合理選擇的加速度傳感器的動態(tài)質(zhì)量。合理選擇的加速度傳感器的動態(tài)質(zhì)量。結(jié)構(gòu)測點的具體布置和傳感器的安裝位置都應該合理選擇。結(jié)構(gòu)測點的具體布置和傳感器的安裝位置都應該合理選擇。安裝在構(gòu)件上的傳感器應該與被測物體有良好的接觸。安裝在構(gòu)件上的傳感器應該與被測物體有良好的接觸。注意振動測試系統(tǒng)中的導線連接和接地回

58、路。注意振動測試系統(tǒng)中的導線連接和接地回路。注意消除溫度的干擾效應。注意消除溫度的干擾效應。2022-6-353& 振動系統(tǒng)的性能測試包括測量結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼、動振動系統(tǒng)的性能測試包括測量結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼、動剛度和振型測量等。通常，機械結(jié)構(gòu)的動態(tài)參數(shù)測量系統(tǒng)剛度和振型測量等。通常，機械結(jié)構(gòu)的動態(tài)參數(shù)測量系統(tǒng)如圖所示。如圖所示。激激振振系系統(tǒng)統(tǒng)測測試試對對象象測測振振傳傳感感器器信信號號存存儲儲或或記記錄錄顯顯示示分分析析設(shè)設(shè)備備中中間間變變換換電電路路& 常用的激勵方式有穩(wěn)態(tài)正弦激振、瞬態(tài)激振及隨機激振三常用的激勵方式有穩(wěn)態(tài)正弦激振、瞬態(tài)激振及隨機激振三類。類。1.穩(wěn)態(tài)

59、正弦激振和激振器穩(wěn)態(tài)正弦激振和激振器穩(wěn)態(tài)正弦激振法是指由掃頻信號發(fā)生器發(fā)出正弦信號，通過穩(wěn)態(tài)正弦激振法是指由掃頻信號發(fā)生器發(fā)出正弦信號，通過功率放大器和激振器對被測對象施加穩(wěn)定的單一頻率正弦激功率放大器和激振器對被測對象施加穩(wěn)定的單一頻率正弦激振力的方法。振力的方法。電荷放大器電荷放大器電荷放大器電荷放大器信號發(fā)生器信號發(fā)生器記錄記錄分析分析設(shè)備設(shè)備壓電式加速度壓電式加速度傳感器傳感器壓電式測力計壓電式測力計激振器激振器試試 件件功率放大器功率放大器圖圖5.47 正弦激振的機械結(jié)構(gòu)動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)框圖正弦激振的機械結(jié)構(gòu)動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)框圖2022-6-3541.穩(wěn)態(tài)正弦激振和激振器穩(wěn)態(tài)正弦激振

60、和激振器在穩(wěn)定正弦激振方法中，常用的激振器有電動式、電磁式和在穩(wěn)定正弦激振方法中，常用的激振器有電動式、電磁式和電液式三種。電液式三種。 電動式激振器電動式激振器 電動式激振器分為永磁式和勵磁式兩種，前者用于小型激電動式激振器分為永磁式和勵磁式兩種，前者用于小型激振器；后者用于較大型的激振器，即激振臺。振器；后者用于較大型的激振器，即激振臺。 1激振器激振器 2試件試件 3彈簧彈簧 4柔性桿柔性桿圖圖13.8 絕對式激振器的安裝絕對式激振器的安裝 電磁式激振器電磁式激振器 電磁激振器的特點是與試件不接觸，因此可對旋轉(zhuǎn)著的對電磁激振器的特點是與試件不接觸，因此可對旋轉(zhuǎn)著的對象進行激振。它不會附加質(zhì)量和剛度的影響。象進行激振。它不會附加質(zhì)量和剛度的影響。 電液式激振器電液式激振器 信號發(fā)生器的信號經(jīng)放大后，由電液伺服閥信號發(fā)生器的信號經(jīng)放大后，由電液伺服閥( (包括電動激包括電動激振器、操縱閥和功率閥振