力壓力和位移的測量

力壓力和位移的測量第一頁，共四十頁，2022年，8月28日7力、壓力和位移的測量模擬測量線位移角位移電阻式傳感器電感式傳感器電容式傳感器電渦流傳感器光電傳感器脈沖輸出電阻式位移計電感測微儀電容測微儀、液位計電渦流測微儀光電角度檢測器數(shù)字測量感應(yīng)同步器旋轉(zhuǎn)變壓器磁尺光柵脈沖編碼器第二頁，共四十頁，2022年，8月28日7力、壓力和位移的測量小位移的測量：幾微米——幾毫米，電容式位移傳感器、差動電感式位移傳感器和電阻應(yīng)變式位移傳感器；中等位移的測量：幾毫米——100毫米左右，如差動變壓器式傳感器；較大范圍位移的測量：電位器式傳感器，光柵、感應(yīng)同步器。按傳感器原理和使用方法不同，位移測量可分為：接觸測量；非接觸測量第三頁，共四十頁，2022年，8月28日電阻式傳感器電阻式傳感器是把被測量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器1變阻器式傳感器7力、壓力和位移的測量第四頁，共四十頁，2022年，8月28日(2)變阻器式傳感器的性能參數(shù):1)線性(或曲線的一致性);4)移動或旋轉(zhuǎn)角度范圍;2)分辨率;5)電阻溫度系數(shù);3)整個電阻值的偏差;6)壽命;(3)變阻器式傳感器的分類按測量類型：單圈電位器多圈電位器直線滑動式電位器7力、壓力和位移的測量第五頁，共四十頁，2022年，8月28日電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用7力、壓力和位移的測量第六頁，共四十頁，2022年，8月28日自感式電感傳感器常見的形式

變隙式變截面式螺線管式

第七頁，共四十頁，2022年，8月28日差動變隙式電感傳感器

1-鐵芯；2-線圈；3-銜鐵當(dāng)銜鐵向上移動時，兩個線圈的電感變化量ΔL1、ΔL2

上一頁返回下一頁第八頁，共四十頁，2022年，8月28日(a)、(b)變隙式差動變壓器；(c)、(d)螺線管式差動變壓器；(e)、(f)變面積式差動變壓器第九頁，共四十頁，2022年，8月28日上一頁返回下一頁7.3位移傳感器及其測量技術(shù)7.3.1電感式位移測量技術(shù)7.3.2渦流式位移測量技術(shù)7.3.3電容式位移測量技術(shù)第十頁，共四十頁，2022年，8月28日上一頁返回下一頁7.3.1電感式位移測量技術(shù)缺點：非線性，靈敏度低1.差動變壓器工作原理第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日上一頁返回下一頁7.3.1電感式位移測量技術(shù)2.雙邊差動變壓器測量技術(shù)第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日7.3.1電感式位移測量技術(shù)2.雙邊差動變壓器測量技術(shù)優(yōu)點：1）磁阻RM不變2）二次線圈與一次線圈交鏈的匝數(shù)差動變化。第十三頁，共四十頁，2022年，8月28日7.3.1電感式位移測量技術(shù)2.雙邊差動變壓器測量技術(shù)靜態(tài)測量時，速度為零，只有余弦項，用于測位移：第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日7.3.1電感式位移測量技術(shù)2.雙邊差動變壓器測量技術(shù)指標：電源頻率50Hz—20kHz,測量小位移(10—20)mm,線性度±0.1%應(yīng)用：電感比較儀，圓度儀第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日模擬式及數(shù)字式電感測微儀三段式差動變壓器特點1應(yīng)用廣，2輸出功率大；3精度高，性能穩(wěn)定4線性度好，±0.1。第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日電感式不圓度計原理該圓度計采用旁向式電感測微頭第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日7.3.1電感式位移測量技術(shù)3.二段式差動變壓器測量技術(shù)第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日7.3.1電感式位移測量技術(shù)第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日7.3.1電感式位移測量技術(shù)第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日渦流式：當(dāng)金屬導(dǎo)體置于變化著的磁場中或者在磁場中運動時，在金屬導(dǎo)體內(nèi)部會產(chǎn)生感應(yīng)電流，由于這種電流在金屬導(dǎo)體內(nèi)是自身閉合的，因此稱之為渦電流或渦流。7.3.2渦流式位移測量技術(shù)第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日電渦流傳感器工作原理電渦流效應(yīng)演示

當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距離x減小時，電渦流線圈的等效電感L減小，等效電阻R增大。感抗XL的變化比R的變化大得多，流過電渦流線圈的電流i1增大。第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日7.3.2渦流式位移測量技術(shù)1)二次側(cè)只有一匝并且輸出端總是短路的2)磁通通過空氣閉合3）氣隙的變化改變了線圈之間的互感M。第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日7.3.2渦流式位移測量技術(shù)第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日二、等效阻抗分析

檢測深度與激勵源頻率有何關(guān)系？

電渦流線圈受電渦流影響時的等效阻抗Z的函數(shù)表達式為：Z=R+jωL=f（i、f、、、r、x）（4-1）

如果控制上式中的i、f、、、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為哪個非電量的單值函數(shù)？屬于接觸式測量還是非接觸式測量？

第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日

檢測深度的控制：由于存在集膚效應(yīng)，電渦流只能檢測導(dǎo)體表面的各種物理參數(shù)。改變f，可控制檢測深度。激勵源頻率一般設(shè)定在100kHz~1MHz。頻率越低，檢測深度越深。

間距x的測量：如果控制上式中的i1、f、、、r不變，電渦流線圈的阻抗Z就成為間距x的單值函數(shù)，這樣就成為非接觸地測量位移的傳感器。

多種用途：如果控制x、i1、f不變，就可以用來檢測與表面電導(dǎo)率有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來檢測與材料磁導(dǎo)率有關(guān)的材料型號、表面硬度等參數(shù)。

第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日7.3.2渦流式位移測量技術(shù)第二十七頁，共四十頁，2022年，8月28日7.3.2渦流式位移測量技術(shù)第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日測量轉(zhuǎn)換電路一、調(diào)幅式（AM）電路石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓(100kHz~1MHz）用于激勵電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈端電壓的衰減，再經(jīng)高放、檢波、低放電路，最終輸出的直流電壓Uo反映了金屬體對電渦流線圈的影響（例如兩者之間的距離等參數(shù)）。第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日調(diào)頻（FM）式電路(100kHz~1MHz）

當(dāng)電渦流線圈與被測體的距離x改變時，電渦流線圈的電感量L也隨之改變，引起LC振蕩器的輸出頻率變化，此頻率可直接用計算機測量。如果要用模擬儀表進行顯示或記錄時，必須使用鑒頻器，將f轉(zhuǎn)換為電壓Uo。

第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性

電渦流探頭外形交變磁場第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)

1—電渦流線圈2—探頭殼體3—殼體上的位置調(diào)節(jié)螺紋4—印制線路板5—夾持螺母6—電源指示燈

7—閾值指示燈8—輸出屏蔽電纜線9—電纜插頭

第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日CZF-1系列傳感器的性能分析上表請得出結(jié)論：探頭的直徑與測量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？

第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日大直徑電渦流探雷器第三十四頁，共四十頁，2022年，8月28日電容式傳感器

變換原理:將被測量的變化轉(zhuǎn)化為電容量變化兩平行極板組成的電容器,它的電容量為:+++Aδ、A或ε發(fā)生變化時，都會引起電容的變化。7.3.3電容式位移測量技術(shù)第三十五頁，共四十頁，2022年，8月28日a)極距δ變化型++++++第三十六頁，共四十頁，2022年，8月28日駐極體電容傳聲器它采用聚四氟乙烯材料作為振動膜片。這種材料經(jīng)特殊電處理后，表面永久地駐有極化電荷，取代了電容傳聲器極板，故名為駐極體電容傳聲器。特點是體積小、性能優(yōu)越、使用方便。