機械傳感測試

機械傳感測試2023/4/301第1頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電感傳感器的基本工作原理演示F220V準備工作2023/4/302第2頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電感傳感器的基本工作原理演示氣隙變小，電感變大，電流變小F2023/4/303第3頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電感傳感器的基本工作原理當鐵心的氣隙較大時，磁路的磁阻Rm也較大，線圈的電感量L和感抗XL較小，所以電流I較大。當鐵心閉合時，磁阻變小、電感變大，電流減小。

2023/4/304第4頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一自感式電感傳感器常見的形式

變隙式變截面式螺線管式

2023/4/305第5頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電感量計算公式

：

請分析電感量L與氣隙厚度及氣隙的有效截面積A之間的關系，并討論有關線性度的問題。N：線圈匝數(shù)；A：氣隙的有效截面積；

0：真空磁導率；：氣隙厚度。

2023/4/306第6頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一差動電感傳感器的特點

請分析：靈敏度、線性度有何變化曲線1、2為L1、L2的特性，3為差動特性在變隙式差動電感傳感器中，當銜鐵隨被測量移動而偏離中間位置時，兩個線圈的電感量一個增加，一個減小，形成差動形式。1-差動線圈2-鐵心3-銜鐵4-測桿5-工件

2023/4/307第7頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一差動式電感傳感器的特性

從曲線圖可以看出，差動式電感傳感器的線性較好，且輸出曲線較陡，靈敏度約為非差動式電感傳感器的兩倍。從結構圖可以看出，差動式電感傳感器對外界影響，如溫度的變化、電源頻率的變化等基本上可以互相抵消，銜鐵承受的電磁吸力也較小，從而減小了測量誤差。

2023/4/308第8頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一測量轉換電路測量轉換電路的作用是將電感量的變化轉換成電壓或電流的變化，以便用儀表指示出來。但若僅采用電橋電路和普通的檢波電路，則只能判別位移的大小，卻無法判別輸出的相位和位移的方向。如果在輸出電壓送到指示儀前，經過一個能判別相位的檢波電路，則不但可以反映位移的大?。ǖ姆担?，還可以反映位移的方向（的相位）。這種檢波電路稱為相敏檢波電路。2023/4/309第9頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一圖3-7相敏檢波輸出特性曲線a）非相敏檢波b）相敏檢波1—理想特性曲線2—實際特性曲線

2023/4/3010第10頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一二差動變壓器式傳感器

電源中用到的“單相變壓器”有一個一次線圈（又稱為初級線圈），有若干個二次線圈（又稱次級線圈）。當一次線圈加上交流激磁電壓Ui后，將在二次線圈中產生感應電壓UO。在全波整流電路中，兩個二次線圈串聯(lián)，總電壓等于兩個二次線圈的電壓之和。

請將單相變壓器二次線圈N21、N22的有關端點按全波整流電路的要求正確地連接起來。＋2023/4/3011第11頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一

結構特點：兩個二次線圈反向串聯(lián)，組成差動輸出形式。

請將二次線圈N21、N22的有關端點正確地連接起來，并指出哪兩個為輸出端點。2023/4/3012第12頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一差動變壓器式傳感器的工作原理

差動變壓器式傳感器是把被測位移量轉換為一次線圈與二次線圈間的互感量M的變化的裝置。當一次線圈接入激勵電源之后，二次線圈就將產生感應電動勢，當兩者間的互感量變化時，感應電動勢也相應變化。由于兩個二次線圈采用差動接法，故稱為差動變壓器。目前應用最廣泛的結構型式是螺線管式差動變壓器。

2023/4/3013第13頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一靈敏度與線性度差動變壓器的靈敏度一般可達0.5~5V/mm，行程越小，靈敏度越高。為了提高靈敏度，勵磁電壓在10V左右為宜。電源頻率以1~10kHz為好。差動變壓器線性范圍約為線圈骨架長度的1/10左右。2023/4/3014第14頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一測量電路

（以差動整流為例）若Ｃ1、Ｃ2虛焊，Uao、Ubo將變成什么波形？2023/4/3015第15頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一三電感式傳感器的應用

位移測量

軸向式電感測微器的外形

航空插頭紅寶石測頭2023/4/3016第16頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一模擬式及數(shù)字式電感測微儀2023/4/3017第17頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電感式不圓度計該圓度計采用旁向式電感測微頭2023/4/3018第18頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電感式不圓度測試系統(tǒng)旁向式電感測微頭2023/4/3019第19頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電感式不圓度測量系統(tǒng)外形

（參考洛陽匯智測控技術有限公司資料）旋轉盤測量頭2023/4/3020第20頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一不圓度測量打印2023/4/3021第21頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電感式輪廓儀旁向式電感測微頭2023/4/3022第22頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電感傳感器在粗糙度測量中的應用

——手持式粗糙度儀

?觸針:金剛石圓錐；

?針尖圓弧半徑：5μm；

?可存儲500個粗糙度參數(shù)值及4組輪廓數(shù)據(jù)；

?可進行粗糙度參數(shù)的打?。?/p>

?可對外圓、內孔、軸肩、圓錐面等各種復雜表面進行測試；2023/4/3023第23頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一粗糙度儀外形金剛石測頭2023/4/3024第24頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一粗糙度測量結果打印（1）2023/4/3025第25頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一粗糙度測量結果打印（2）2023/4/3026第26頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一一次儀表與4~20mA二線制輸出方式圖3-17所示的壓力變送器已經將傳感器與信號處理電路組合在一個殼體中，這在工業(yè)中被稱為一次儀表。一次儀表的輸出信號可以是電壓，也可以是電流。由于電流信號不易受干擾，且便于遠距離傳輸（可以不考慮線路壓降），所以在一次儀表中多采用電流輸出型。2023/4/3027第27頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一某一壓力變送器的測量電路

2023/4/3028第28頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一4~20mA二線制輸出方式新的國家標準規(guī)定電流輸出為4~20mA；電壓輸出為1~5V(舊國標為0~10mA或0~2V)。4mA對應于零輸入，20mA對應于滿度輸入。不讓信號占有0~4mA這一范圍的原因，一方面是有利于判斷線路故障（開路）或儀表故障；另一方面，這類一次儀表內部均采用微電流集成電路，總的耗電還不到4mA，因此還能利用0~4mA這一部分“本底”電流為一次儀表的內部電路提供工作電流，使一次儀表成為兩線制儀表。2023/4/3029第29頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一4~20mA二線制輸出方式所謂二線制儀表是指儀表與外界的聯(lián)系只需兩根導線。多數(shù)情況下，其中一根（紅色）為+24V電源線，另一根（黑色）既作為電源負極引線，又作為信號傳輸線。在信號傳輸線的末端通過一只標準負載電阻（也稱取樣電阻）接地（也就是電源負極），將電流信號轉變成電壓信號。

2023/4/3030第30頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一4~20mA二線制儀表接線方法4~20mA2023/4/3031第31頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一有一臺兩線制壓力變送器，量程范圍為0~1MPa，對應的輸出電流為4~20mA。請將下圖中的各元器件及儀表正確地連接起來。

2023/4/3032第32頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一例：有一臺兩線制壓力變送器，量程范圍為0~1MPa，對應的輸出電流為4~20mA。求：1）壓力p與輸出電流I的關系表達式（輸入/輸出方程）。2）畫出壓力與輸出電流間的輸入/輸出特性曲線。3）當p為0MPa、1MPa和0.5MPa時變送器的輸出電流。4）如果希望在信號傳輸終端將電流信號轉換為1~5V電壓，求負載電阻RL的阻值。5）如果測得變送器的輸出電流為5mA，求此時的壓力p。2023/4/3033第33頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一4~20mA二線制數(shù)顯表外形及計算

在上一張圖中，若取樣電阻RL=500.0，則對應于4~20mA的輸出電流，輸出電壓Uo為2~10V。

2023/4/3034第34頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一四電渦流傳感器電渦流效應演示

當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。2023/4/3035第35頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電渦流的應用

——在我們日常生活中經?？梢杂龅礁蓛?、高效的電磁爐2023/4/3036第36頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電磁爐內部的勵磁線圈2023/4/3037第37頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電磁爐的工作原理高頻電流通過勵磁線圈，產生交變磁場，在鐵質鍋底會產生無數(shù)的電渦流，使鍋底自行發(fā)熱，燒開鍋內的食物。2023/4/3038第38頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電渦流傳感器結構及特性

電渦流探頭外形交變磁場2023/4/3039第39頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電渦流探頭內部結構

1—電渦流線圈2—探頭殼體3—殼體上的位置調節(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

2023/4/3040第40頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一CZF-1系列傳感器的性能分析上表請得出結論：探頭的直徑與測量范圍及分辨力之間有何關系？

2023/4/3041第41頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一大直徑電渦流探雷器2023/4/3042第42頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一測量轉換電路

1、調幅式（AM）電路石英振蕩器產生穩(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生電渦流，引起電渦流線圈端電壓的衰減，再經高放、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)）。2023/4/3043第43頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一部分常用材料對振蕩器振幅的衰減系數(shù)人的手、泥土或裝滿水的玻璃杯能對振蕩器的振幅產生明顯的衰減嗎？為什么？

2023/4/3044第44頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一2、調頻（FM）式電路(100kHz~1MHz）

當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轉換為電壓Uo。

2023/4/3045第45頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)要求在自行車的適當位置安裝一套傳感器及有關電路，使之能顯示出車速（km/h）、及累計公里數(shù)(km)，當車速未達到設定值（vmin）時綠色ＬＥＤ閃亮，提示運動員加速；當累計公里數(shù)達到設定值(Lmax)時，紅色LED閃亮、喇叭響,提示運動員停下休息，計數(shù)器同時復位，為下一個行程作準備。2023/4/3046第46頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一非接觸傳感器的安裝位置顯示器的安裝位置2023/4/3047第47頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電渦流傳感器的應用

1.位移測量

電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬電壓的電子器件。接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應工作面）將產生一個交變磁場。當金屬物體接近此感應面時，金屬表面將吸取電渦流探頭中的高頻振蕩能量，使振蕩器的輸出幅度線性地衰減，根據(jù)衰減量的變化，可地計算出與被檢物體的距離、振動等參數(shù)。這種位移傳感器屬于非接觸測量，工作時不受灰塵等非金屬因素的影響，壽命較長，可在各種惡劣條件下使用。2023/4/3048第48頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一位移測量儀

位移測量包含：偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等等。來自不同應用領域的許多量都可歸結為位移或間隙變化。數(shù)顯位移測量儀及探頭2023/4/3049第49頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一4~20mA電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）2023/4/3050第50頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一齊平式電渦流位移傳感器外形（參考德國圖爾克公司資料）齊平式傳感器安裝時可以不高出安裝面，不易被損害。2023/4/3051第51頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一V系列電渦流位移傳感器外形（參考浙江洞頭開關廠資料）齊平式2023/4/3052第52頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一V系列電渦流位移傳感器性能一覽表

（摘自洞頭開關廠資料）

2023/4/3053第53頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一某V系列電渦流位移傳感器的機械圖2023/4/3054第54頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一四線制電渦流位移傳感器的接線說明該位移傳感器同時具備兩種動作輸出狀態(tài)，用戶可選擇從高電壓向低電壓轉變、和從低電壓向高電壓轉變兩種方式，分別稱為NPN和PNP輸出模式，俗稱為常開輸出或常閉輸出模式。2023/4/3055第55頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一電渦流位移傳感器的應用電渦流探頭線圈的阻抗受諸多因素影響，例如金屬材料的厚度、尺寸、形狀、電導率、磁導率、表面因素、距離等。只要固定其他因素就可以用電渦流傳感器來測量剩下的一個因素。因此電渦流傳感器的應用領域十分廣泛。但也同時帶來許多不確定因素，一個或幾個因素的微小變化就足以影響測量結果。所以電渦流傳感器多用于定性測量。即使要用作定量測量，也必須采用逐點標定、計算機線性糾正、溫度補補償?shù)却胧?/p>

2023/4/3056第56頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一偏心和振動檢測2023/4/3057第57頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一通過測量間隙來測量徑向跳動2023/4/3058第58頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一測量彎曲、波動、變形

對橋梁、絲桿等機械結構的振動測量，須使用多個傳感器。2023/4/3059第59頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一測量板材厚度電渦流測厚儀

測量冷軋板厚度2023/4/3060第60頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一零件計數(shù)2023/4/3061第61頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一測量封口機工作間隙間隙越大，電渦流越小2023/4/3062第62頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一測量注塑機開合模的間隙間距2023/4/3063第63頁，共73頁，2023年，2月20日，星期一位移的標定方法使用千分尺，逐一對照測量電路的輸出電壓及數(shù)顯表讀數(shù)，列出對照表，存入計算機，從而達到線性化的目的。