自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)8機(jī)械量檢測(cè)

第8章機(jī)械量檢測(cè)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)第二版化學(xué)工業(yè)出版社Contents8.1模擬式位移檢測(cè)8.2光學(xué)數(shù)字式位移檢測(cè)8.3轉(zhuǎn)速檢測(cè)8.4力的檢測(cè)8.5加速度與振動(dòng)檢測(cè)8.1模擬式位移檢測(cè)（1）電容式位移檢測(cè)變極距法：一個(gè)電極固定，另一個(gè)電極與被測(cè)物體相連，位移改變極距，進(jìn)而改變電容。變面積法：改變兩極板之間的面積改變電容8.1模擬式位移檢測(cè)（1）電容式位移檢測(cè)差動(dòng)電壓式：在兩個(gè)固定極板之間設(shè)置可動(dòng)極板8.1模擬式位移檢測(cè)（1）電容式位移檢測(cè)變壓器電橋電路8.1模擬式位移檢測(cè)（1）電容式位移檢測(cè)先進(jìn)的IC制造技術(shù)可以制作超小型電容式位移傳感器，如圖：基于相位檢測(cè)的電容耦合型位移傳感器8.1模擬式位移檢測(cè)（2）電感式位移檢測(cè)電感式位移傳感器分為自感式和互感式自感式位移傳感器8.1模擬式位移檢測(cè)（2）電感式位移檢測(cè)差動(dòng)電感式位移傳感器8.1模擬式位移檢測(cè)（3）差動(dòng)變壓器位移檢測(cè)差動(dòng)變壓器是互感式位移傳感器。變壓器一次線圈和上下對(duì)稱的兩個(gè)二次線圈之間的互感應(yīng)強(qiáng)度隨鐵心的位置而發(fā)生變化8.1模擬式位移檢測(cè)（3）差動(dòng)變壓器位移檢測(cè)差動(dòng)變壓器是互感式位移傳感器反向連接兩個(gè)二次線圈取其差動(dòng)信號(hào)，在鐵心位于中央位置時(shí)，差動(dòng)信號(hào)輸出電壓為零8.1模擬式位移檢測(cè)（3）差動(dòng)變壓器位移檢測(cè)差動(dòng)變壓器是互感式位移傳感器當(dāng)鐵心因偏移中央位置時(shí)，差動(dòng)信號(hào)的輸出與位移成正比的交流電壓8.1模擬式位移檢測(cè)（4）光纖位移位移檢測(cè)一種光纖檢測(cè)方法：

8.1模擬式位移檢測(cè)（4）光纖位移位移檢測(cè)一種光纖檢測(cè)方法：光源經(jīng)多股發(fā)射光纜傳到被測(cè)物體表面，光纖端口處光線呈圓錐狀擴(kuò)散，照射到物體表面；被測(cè)物反射光的一部分再經(jīng)多股接收光纜傳到光敏元件，接收光范圍同樣是圓錐狀，所以照射光圓錐與接收光圓錐相重疊部分的光線強(qiáng)度將被檢測(cè)輸出。隨著被測(cè)物體的位移變化，重疊部分的光強(qiáng)也發(fā)生變化，根據(jù)光強(qiáng)信號(hào)就可以檢測(cè)位移。

8.2光學(xué)數(shù)字式位移檢測(cè)（1）光柵標(biāo)尺8.2光學(xué)數(shù)字式位移檢測(cè)（2）莫爾條紋標(biāo)尺莫爾條紋的原理莫爾條紋標(biāo)尺檢測(cè)位移8.2光學(xué)數(shù)字式位移檢測(cè)（3）激光掃描測(cè)長與圖像檢測(cè)激光掃描測(cè)長儀8.3轉(zhuǎn)速檢測(cè)（1）離心力檢測(cè)法質(zhì)量m的重錘旋轉(zhuǎn)時(shí)受到mrω2的離心力而遠(yuǎn)離主軸，這將克服彈簧力向上拉動(dòng)套筒，套筒的升降通過齒輪帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，可直接讀出轉(zhuǎn)數(shù)。一般應(yīng)使轉(zhuǎn)軸沿垂直方向立起來使用。測(cè)量精確度約±１％。8.3轉(zhuǎn)速檢測(cè)（2）光電碼盤轉(zhuǎn)速檢測(cè)法光電碼盤和透射型光電耦合器結(jié)合，可以對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)數(shù)，輸出信號(hào)是對(duì)應(yīng)于碼盤窗口明暗的脈沖系列。光電耦合器分透射型和反射型8.3轉(zhuǎn)速檢測(cè)（2）光電碼盤轉(zhuǎn)速檢測(cè)法光電碼盤有分為絕對(duì)碼盤和增量光電碼盤兩種絕對(duì)碼盤及其編碼方式8.3轉(zhuǎn)速檢測(cè)（2）光電碼盤轉(zhuǎn)速檢測(cè)法增量碼盤及其改進(jìn)方法8.3轉(zhuǎn)速檢測(cè)（3）空間濾波器式檢測(cè)法空間濾波器式檢測(cè)方法是在硅基板上蝕刻放射狀的光電柵格元件，檢測(cè)旋轉(zhuǎn)物體表面不規(guī)則的光反射分布，每間隔一個(gè)柵格公用一個(gè)電極，兩電極輸出信號(hào)的差信號(hào)則為一窄頻帶信號(hào)，其中心頻率f與旋轉(zhuǎn)角速度ω成比例變化8.4力的檢測(cè)方法（1）金屬應(yīng)變?cè)娮钁?yīng)變片的兩種結(jié)構(gòu)8.4力的檢測(cè)方法（1）金屬應(yīng)變?cè)娮钁?yīng)變片的粘貼方法8.4力的檢測(cè)方法（2）半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體具有晶體的各向異性。半導(dǎo)體應(yīng)變片反應(yīng)靈敏，體積小，被廣泛應(yīng)用在壓力傳感器上。缺點(diǎn)是溫度依賴性大，需要溫度補(bǔ)償電路，而且價(jià)格比較高。一般n型半導(dǎo)體受壓時(shí)，阻值變小，即阻值隨壓力的變化率為負(fù)值；而p型半導(dǎo)體卻為正值。8.4力的檢測(cè)方法（3）壓電效應(yīng)有些結(jié)晶材料、陶瓷材料以及高分子材料等在壓力作用下，內(nèi)部分子的極化情況發(fā)生變化，使材料表面帶電荷，稱為壓電效應(yīng)。表面電荷會(huì)很快與環(huán)境中的雜散電荷或材料內(nèi)部自由電荷中和，呈電中性，因此壓電效應(yīng)不能用來檢測(cè)恒定壓力。因?yàn)殡姾芍泻蜁r(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在壓力作用下的極化變化時(shí)間，所以它可以響應(yīng)動(dòng)態(tài)壓力，用于加速度與振動(dòng)檢測(cè)中。除了作為傳感器材料外，還可以作為執(zhí)行器材料使用。因?yàn)榻o電極施加電壓時(shí)，壓電材料會(huì)發(fā)生機(jī)械形變。施加交流電壓則產(chǎn)生振動(dòng)，施加直流電壓則發(fā)生一定位移。8.4力的檢測(cè)方法（4）壓敏導(dǎo)電橡膠在橡膠材料里摻入炭粉，當(dāng)炭粉濃度達(dá)到某一極限值以上時(shí)，炭粉的顆粒部分發(fā)生接觸，會(huì)呈現(xiàn)一定的電阻率。使這種橡膠板變形時(shí)，阻抗值將隨變形的強(qiáng)弱而發(fā)生變化。這種壓敏橡膠板被用作觸摸式面板的開關(guān)陣列。8.4力的檢測(cè)方法（4）壓敏導(dǎo)電橡膠人工皮膚的4種感壓信號(hào)輸出結(jié)構(gòu)8.5加速度與振動(dòng)檢測(cè)（1）加速度檢測(cè)原理加速度和力是通過質(zhì)量關(guān)系聯(lián)系在一起的8.5加速度與振動(dòng)檢測(cè)（1）加速度檢測(cè)原理彈簧質(zhì)量系的固有角頻率與支點(diǎn)的角振動(dòng)頻率關(guān)系：8.5加速度與振動(dòng)檢測(cè)（2）動(dòng)電型振動(dòng)檢測(cè)方法在磁束密度為B的磁場(chǎng)中，長度為l的導(dǎo)體以速度v切割磁力線，導(dǎo)體兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)：

e=Blv利用這一原理檢測(cè)振動(dòng)速度，稱為動(dòng)電型振動(dòng)檢測(cè)。8.5加速度與振動(dòng)檢測(cè)（2）動(dòng)電型振動(dòng)檢測(cè)方法動(dòng)電型振動(dòng)檢測(cè)結(jié)構(gòu)圖1——引線2——重塊3——膜片4——可動(dòng)線圈5——磁鐵6——外殼

8.5加速度與振動(dòng)檢測(cè)（2）動(dòng)電型振動(dòng)檢測(cè)方法根據(jù)應(yīng)變片懸臂梁檢測(cè)加速度，在重塊的慣性力作用下懸臂梁反復(fù)彎曲，根據(jù)彎曲變形可測(cè)得振動(dòng)加速度和振動(dòng)頻率。

8.5加速度與振動(dòng)檢測(cè)（3）微機(jī)械加速度傳感元件緩沖汽車撞擊傷害力的空氣包里，裝有擴(kuò)散硅壓阻膜片的加速度傳感器。頂部和底部的玻璃板之間夾著硅基片，硅基片上按一定晶向制成４個(gè)擴(kuò)散壓敏電阻，硅基片下部是按異方向性腐蝕方法切割成中部厚、邊緣薄的杯狀膜片的。中部厚膜相當(dāng)于重塊，在加速度作用下，產(chǎn)生大的慣性力使膜片變形。膜