第十章轉(zhuǎn)速與功率測(cè)量_機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)

1、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)機(jī)械工程測(cè)試技術(shù) 轉(zhuǎn)速與功率測(cè)量（轉(zhuǎn)速與功率測(cè)量（2） 第十章第十章 內(nèi)容內(nèi)容 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 2、功率測(cè)量、功率測(cè)量 3、測(cè)功器的應(yīng)用、測(cè)功器的應(yīng)用 重點(diǎn)重點(diǎn)：掌握各種轉(zhuǎn)速與功率測(cè)量方法的原理、特掌握各種轉(zhuǎn)速與功率測(cè)量方法的原理、特 點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合 n接觸式測(cè)量：直接接觸被測(cè)軸接觸式測(cè)量：直接接觸被測(cè)軸 離心式轉(zhuǎn)速表離心式轉(zhuǎn)速表 磁性轉(zhuǎn)速表磁性轉(zhuǎn)速表 測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī) n非接觸測(cè)量：不必接觸被測(cè)軸非接觸測(cè)量：不必接觸被測(cè)軸 磁電式磁電式 光電式光電式 霍爾式霍爾式 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 磁電式測(cè)速磁電式測(cè)速 n電磁學(xué)原理：磁通變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)電磁

2、學(xué)原理：磁通變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) n實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用 測(cè)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速測(cè)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)除以齒數(shù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)除以齒數(shù) 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 dt d Ne 磁阻周期性變化，改變磁通量，感應(yīng)電磁阻周期性變化，改變磁通量，感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì) 感應(yīng)電壓取決于感應(yīng)電壓取決于 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速/ /齒數(shù)齒數(shù) 探頭端面距齒頂間隙（成反比）探頭端面距齒頂間隙（成反比） 齒輪或轉(zhuǎn)軸為非導(dǎo)磁材料時(shí)可否測(cè)量？齒輪或轉(zhuǎn)軸為非導(dǎo)磁材料時(shí)可否測(cè)量？ N S 磁電式測(cè)速磁電式測(cè)速 n磁電式傳感器優(yōu)點(diǎn)磁電式傳感器優(yōu)點(diǎn) 能直接測(cè)量角速度能直接測(cè)量角速度 輸出功率較大，并可用于遠(yuǎn)距離測(cè)量輸出功率較大，并可用于遠(yuǎn)距離

3、測(cè)量 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠 n磁電式傳感器缺點(diǎn)磁電式傳感器缺點(diǎn) 不宜在高溫及強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下工作不宜在高溫及強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下工作 低速時(shí)信號(hào)弱，故不宜測(cè)低轉(zhuǎn)速低速時(shí)信號(hào)弱，故不宜測(cè)低轉(zhuǎn)速 對(duì)轉(zhuǎn)軸有一定阻力矩，不宜測(cè)小扭矩對(duì)轉(zhuǎn)軸有一定阻力矩，不宜測(cè)小扭矩 軸。為什么？軸。為什么？ 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 非磁性材料上感生信號(hào)的方法非磁性材料上感生信號(hào)的方法 傳感器傳感器 傳感器傳感器 鋼片鋼片 鋼片鋼片 非磁性軸非磁性軸 非磁性軸非磁性軸 光電式測(cè)速光電式測(cè)速 n測(cè)量原理測(cè)量原理 通過(guò)敏感元件來(lái)通過(guò)敏感元件來(lái)控制照于光電元件光通量的強(qiáng)弱控制照于光電元件光通量的強(qiáng)弱，從而產(chǎn)生與被，從而

4、產(chǎn)生與被 測(cè)軸轉(zhuǎn)速成比例的電脈沖信號(hào)，再轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值測(cè)軸轉(zhuǎn)速成比例的電脈沖信號(hào)，再轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的轉(zhuǎn)速值 n實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用 反射式光電傳感器反射式光電傳感器 透射式光電傳感器透射式光電傳感器 n優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 測(cè)速范圍可達(dá)每分鐘幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)測(cè)速范圍可達(dá)每分鐘幾十萬(wàn)轉(zhuǎn) 對(duì)被測(cè)軸無(wú)干擾對(duì)被測(cè)軸無(wú)干擾 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 光源光源 光電元件光電元件 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 反光面反光面 透鏡透鏡透鏡透鏡 透鏡透鏡半透反光膜半透反光膜 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 軸軸 多孔圓盤多孔圓盤 光光 源源 光電元件光電元件 支支 架架 轉(zhuǎn)速較低時(shí)是否存在信號(hào)弱問(wèn)題？轉(zhuǎn)速較低時(shí)是否存在信號(hào)弱問(wèn)題？ 光電式測(cè)速光電式測(cè)速 nDT-2234BDT-

5、2234B非接觸轉(zhuǎn)速表非接觸轉(zhuǎn)速表 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 量程量程599,999RPM 分辨率分辨率RPM 0.1RPM1,000RPM 1RPM1,000RPM 顯示顯示 5位，LCD，字高10mm 精度精度 (0.05%+1位) 采樣時(shí)間采樣時(shí)間 1秒(60 RPM)，晶振 探測(cè)距離探測(cè)距離 50150mm,最大300 mm由環(huán)境光線而定 電路電路 LSI專用單片微機(jī)集成電路 電池電池 1.5V AA 電池,4節(jié) 工作溫度工作溫度 050 記憶記憶 當(dāng)前值、最大值、最小值 尺寸尺寸 1907237 mm 重量重量 250克 霍爾式測(cè)速霍爾式測(cè)速 n測(cè)量原理測(cè)量原理: :霍爾效應(yīng)霍爾效

6、應(yīng) n實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用: :轉(zhuǎn)子上的凸齒交替經(jīng)過(guò)永久磁鐵的空隙轉(zhuǎn)子上的凸齒交替經(jīng)過(guò)永久磁鐵的空隙改改變磁場(chǎng)變磁場(chǎng) 霍爾元件（半導(dǎo)體材料）上霍爾元件（半導(dǎo)體材料）上霍爾電壓霍爾電壓 n特點(diǎn)：特點(diǎn)：保證在很低的速度下都有很強(qiáng)的信號(hào)保證在很低的速度下都有很強(qiáng)的信號(hào) n結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：根據(jù)待測(cè)對(duì)象結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)磁場(chǎng)和霍爾元件根據(jù)待測(cè)對(duì)象結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)磁場(chǎng)和霍爾元件 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 HH UBK I 霍爾式測(cè)速霍爾式測(cè)速 n角速度角速度測(cè)量測(cè)量 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 脈沖脈沖 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)盤 小磁鋼小磁鋼 霍爾傳感器霍爾傳感器 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器（開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器（OCH41OCH4

7、1） 輸入頻率輸入頻率:0:020KHz20KHz 輸出信號(hào)輸出信號(hào):0:020V20V矩形脈沖矩形脈沖 使用溫度范圍使用溫度范圍:-40:-40125125 工作電源工作電源:12V:12V24VDC/20mA24VDC/20mA 推薦安裝間隙推薦安裝間隙0.80.81.2 mm1.2 mm 數(shù)字式頻率計(jì)數(shù)字式頻率計(jì)測(cè)量頻率和時(shí)間的儀器測(cè)量頻率和時(shí)間的儀器 n頻率測(cè)量頻率測(cè)量提取轉(zhuǎn)速信號(hào)的主頻提取轉(zhuǎn)速信號(hào)的主頻 標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)基標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)基計(jì)數(shù)閘門時(shí)間計(jì)數(shù)閘門時(shí)間T T 在在T T內(nèi)計(jì)數(shù)為內(nèi)計(jì)數(shù)為N N 每轉(zhuǎn)每轉(zhuǎn)m m個(gè)脈沖，則轉(zhuǎn)速為個(gè)脈沖，則轉(zhuǎn)速為n n 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 放大放大 整形

8、整形 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 閘門閘門 頻率頻率 顯示顯示 控制控制 電路電路 振蕩器振蕩器 時(shí)基分頻器時(shí)基分頻器 f f K Tn T mT N n.60 被測(cè)信號(hào)f 閘門時(shí)間T T 數(shù)字式頻率計(jì)數(shù)字式頻率計(jì)測(cè)量頻率和時(shí)間的儀器測(cè)量頻率和時(shí)間的儀器 n周期測(cè)量周期測(cè)量低速低速 轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)速信號(hào)計(jì)數(shù)閘門時(shí)間計(jì)數(shù)閘門時(shí)間T T 選擇時(shí)基（高頻信號(hào)）周期選擇時(shí)基（高頻信號(hào)）周期T T0 0 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 在在T T內(nèi)計(jì)數(shù)為內(nèi)計(jì)數(shù)為N NT TN.N.T T0 0 每轉(zhuǎn)每轉(zhuǎn)m m個(gè)脈沖，則轉(zhuǎn)速為個(gè)脈沖，則轉(zhuǎn)速為n n 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 放大放大 整形整形 計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) 閘門閘門 頻率頻率 顯示顯示 控制控制 電

9、路電路 f f 時(shí)基分時(shí)基分 頻器頻器 K Tn T 振蕩器振蕩器 0 1 60 mNT n 被測(cè)信號(hào)T T 時(shí)基信號(hào)T0 T0 數(shù)字式頻率計(jì)數(shù)字式頻率計(jì)測(cè)量頻率和時(shí)間的儀器測(cè)量頻率和時(shí)間的儀器 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 GFC-8010H GFC-8010H 數(shù)字頻率計(jì)數(shù)字頻率計(jì) 提供頻率與周期量測(cè)提供頻率與周期量測(cè) 頻率范圍：頻率范圍：1Hz 120MHz1Hz 120MHz 8 8 位數(shù)位數(shù) 0.3 LED 0.3 LED 顯示顯示 Over-Flow Over-Flow 指示燈指示燈 高穩(wěn)定時(shí)基：高穩(wěn)定時(shí)基：5ppm5ppm 具低通濾波器功能具低通濾波器功能 閃光測(cè)速儀閃光測(cè)速儀 n

10、測(cè)量原理測(cè)量原理視覺(jué)暫留現(xiàn)象視覺(jué)暫留現(xiàn)象 在短時(shí)間內(nèi)（在短時(shí)間內(nèi)（1/151/20s1/151/20s），人眼有），人眼有保持已經(jīng)從視野中消失的物保持已經(jīng)從視野中消失的物 體形象的能力體形象的能力 利用一個(gè)頻率可調(diào)的閃光，照射轉(zhuǎn)軸利用一個(gè)頻率可調(diào)的閃光，照射轉(zhuǎn)軸/ /盤上盤上標(biāo)記標(biāo)記，當(dāng)轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速n n與閃光與閃光 頻率頻率f f相等或成一個(gè)相等或成一個(gè)倍數(shù)倍數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)軸時(shí)，轉(zhuǎn)軸/ /盤上標(biāo)記在視覺(jué)中就會(huì)呈現(xiàn)靜盤上標(biāo)記在視覺(jué)中就會(huì)呈現(xiàn)靜 止不動(dòng)的狀態(tài)，由此可測(cè)出被測(cè)轉(zhuǎn)速止不動(dòng)的狀態(tài)，由此可測(cè)出被測(cè)轉(zhuǎn)速 n使用特點(diǎn)：使用特點(diǎn)：不接觸測(cè)量物體、測(cè)量精度高、量程范圍寬不接觸測(cè)量物體、測(cè)量精度高、量程

11、范圍寬( (幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)) ) 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 0 1 60 mNT n 原標(biāo)記圖樣原標(biāo)記圖樣 nf單定象單定象 nNf單定象單定象 nf/N重定象重定象 nf同向轉(zhuǎn)同向轉(zhuǎn) nf反向轉(zhuǎn)反向轉(zhuǎn) 數(shù)字式頻閃儀數(shù)字式頻閃儀 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 DT2239A DT2239A 閃頻儀閃頻儀 顯示顯示: 4: 4位超大屏幕液晶顯示帶背位超大屏幕液晶顯示帶背 光光 速度范圍速度范圍: 60: 609,999RPM 9,999RPM 測(cè)試精度：測(cè)試精度：0.05% 0.05% 分辨率：分辨率：1000RPM1000RPM：0.1RPM0.1RPM 1000RPM1000RPM：1RP

12、M1RPM 電源：電源：4 41.5V AA 1.5V AA 電池電池 外型尺寸外型尺寸: 220: 220949474mm 74mm 機(jī)械式轉(zhuǎn)速表機(jī)械式轉(zhuǎn)速表 n離心式轉(zhuǎn)速表離心式轉(zhuǎn)速表 利用離心力大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比利用離心力大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比 原理測(cè)量原理測(cè)量 n特點(diǎn)特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格便宜結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、價(jià)格便宜 精度低，且在測(cè)量中會(huì)精度低，且在測(cè)量中會(huì)消耗消耗部分功率部分功率 測(cè)量誤差為測(cè)量誤差為1 1 測(cè)速范圍為測(cè)速范圍為30r/min30r/min20000r/min20000r/min 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 22 ) 60 2 ( n mrmrF 滑塊

13、滑塊 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 齒條齒條 指針指針 彈簧彈簧 重塊重塊 m 磁性轉(zhuǎn)速表磁性轉(zhuǎn)速表 n利用磁力原理的機(jī)械式轉(zhuǎn)速表利用磁力原理的機(jī)械式轉(zhuǎn)速表 利用轉(zhuǎn)軸上的永磁體，產(chǎn)生利用轉(zhuǎn)軸上的永磁體，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在外邊的，在外邊的金屬罩金屬罩上產(chǎn)生渦上產(chǎn)生渦 流，繼而產(chǎn)生電磁旋轉(zhuǎn)力，于游絲的反作用力矩相平衡，并帶流，繼而產(chǎn)生電磁旋轉(zhuǎn)力，于游絲的反作用力矩相平衡，并帶 動(dòng)指針指示出相應(yīng)的被測(cè)轉(zhuǎn)速動(dòng)指針指示出相應(yīng)的被測(cè)轉(zhuǎn)速 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 發(fā)電式轉(zhuǎn)速表發(fā)電式轉(zhuǎn)速表 n原理：原理：測(cè)速發(fā)電機(jī)顯示儀器測(cè)速發(fā)電機(jī)顯示儀器 測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與被測(cè)軸相連接，當(dāng)測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子隨被測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與被測(cè)軸

14、相連接，當(dāng)測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子隨被 測(cè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)并切割磁力線時(shí)，在轉(zhuǎn)子線圈中就測(cè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)并切割磁力線時(shí)，在轉(zhuǎn)子線圈中就感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) n特點(diǎn)特點(diǎn) 測(cè)速電機(jī)容易受環(huán)境溫度、濕度干擾，精度測(cè)速電機(jī)容易受環(huán)境溫度、濕度干擾，精度1%-2%1%-2% 測(cè)速范圍小于測(cè)速范圍小于10000 r/min10000 r/min 反應(yīng)快、信號(hào)易于采集記錄，主要用于瞬變轉(zhuǎn)速測(cè)量反應(yīng)快、信號(hào)易于采集記錄，主要用于瞬變轉(zhuǎn)速測(cè)量 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 NnKE 發(fā)電式轉(zhuǎn)速表發(fā)電式轉(zhuǎn)速表 1 1、轉(zhuǎn)速測(cè)量、轉(zhuǎn)速測(cè)量 ZYS型永磁直流測(cè)速發(fā)電機(jī)型永磁直流測(cè)速發(fā)電機(jī) 測(cè)量旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，亦可用作轉(zhuǎn)速反饋測(cè)速元件測(cè)量旋

15、轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速，亦可用作轉(zhuǎn)速反饋測(cè)速元件 輸出電壓與轉(zhuǎn)速成線性，正反方向的輸出特性對(duì)稱輸出電壓與轉(zhuǎn)速成線性，正反方向的輸出特性對(duì)稱 精度高，重量輕，尺寸小精度高，重量輕，尺寸小 一般方法一般方法 發(fā)電裝置功率發(fā)電裝置功率(W)(W) 電壓電壓V V與電流與電流I I的乘積的乘積 加工機(jī)械切削功率加工機(jī)械切削功率(kW)(kW) 切削力切削力F Fz z和切削速度和切削速度v v的乘積的乘積 V V切削速度（切削速度（m/sm/s） ，F(xiàn) Fz z切削力（切削力（N N） 動(dòng)力機(jī)械的軸功率動(dòng)力機(jī)械的軸功率(kW)(kW) 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n n與輸出與輸出扭矩扭矩M Me e的乘積的乘積 M Me e扭矩（

16、扭矩（m.Nm.N） 2 2、功率測(cè)量、功率測(cè)量 VIKN e . 3 10. vFN Ze 3 1060 2 . nM MN e ee 扭矩測(cè)量扭矩測(cè)量 扭矩：使物體扭矩：使物體/軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的力力力x力矩力矩 單位：牛單位：牛.米米(N.m)、公斤、公斤.米米(kg.m) n敏感元件敏感元件 扭矩作用下扭矩作用下敏感元件敏感元件扭轉(zhuǎn)變形扭轉(zhuǎn)變形 測(cè)量軸測(cè)量軸 特制的聯(lián)軸節(jié)特制的聯(lián)軸節(jié) 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸 n測(cè)量扭矩方法測(cè)量扭矩方法 測(cè)量扭轉(zhuǎn)角測(cè)量扭轉(zhuǎn)角 測(cè)量軸表面切應(yīng)力測(cè)量軸表面切應(yīng)力 2 2、功率測(cè)量、功率測(cè)量 扭矩測(cè)量扭矩測(cè)量 n應(yīng)變式扭矩傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器 原理：應(yīng)變?cè)碓?/p>

17、理：應(yīng)變?cè)?R1、R2變化相反變化相反 R1、R3變化相同、變化相同、R2、R4變化相同變化相同 電橋測(cè)量電橋測(cè)量 關(guān)鍵技術(shù)：旋轉(zhuǎn)體上電信號(hào)的傳遞關(guān)鍵技術(shù)：旋轉(zhuǎn)體上電信號(hào)的傳遞 集流環(huán)傳遞集流環(huán)傳遞 無(wú)線傳遞無(wú)線傳遞 2 2、功率測(cè)量、功率測(cè)量 扭矩測(cè)量扭矩測(cè)量 n應(yīng)變式扭矩傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器 水銀槽式集流環(huán)：水銀槽式集流環(huán)：水銀水銀 適用于高速轉(zhuǎn)軸的扭矩測(cè)量適用于高速轉(zhuǎn)軸的扭矩測(cè)量 徑向刷式集流環(huán)：滑環(huán)徑向刷式集流環(huán)：滑環(huán)電刷電刷 一般一般低速低速應(yīng)變式扭矩傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器 端面刷式集流環(huán)：滑環(huán)端面刷式集流環(huán)：滑環(huán)電刷電刷 大直徑軸、轉(zhuǎn)速較高軸的測(cè)扭大直徑軸、轉(zhuǎn)速較高軸的測(cè)扭 2

18、 2、功率測(cè)量、功率測(cè)量 水銀槽式集流環(huán)水銀槽式集流環(huán) 引線引線 扭力軸扭力軸應(yīng)變片應(yīng)變片 內(nèi)運(yùn)動(dòng)環(huán)內(nèi)運(yùn)動(dòng)環(huán) 水銀層水銀層 絕緣層絕緣層 外固定環(huán)外固定環(huán) 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 軸軸 滑環(huán)滑環(huán) 電刷電刷 絕緣層絕緣層 固定套固定套 端面刷式集流環(huán)端面刷式集流環(huán) 扭矩測(cè)量扭矩測(cè)量 n應(yīng)變式扭矩傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器 2 2、功率測(cè)量、功率測(cè)量 彈性軸、測(cè)量電橋、信號(hào)處理、數(shù)字發(fā)射、接收解調(diào)、接口電路彈性軸、測(cè)量電橋、信號(hào)處理、數(shù)字發(fā)射、接收解調(diào)、接口電路 扭矩測(cè)量扭矩測(cè)量 n應(yīng)變式扭矩傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器 2 2、功率測(cè)量、功率測(cè)量 02600260動(dòng)態(tài)扭矩傳感器動(dòng)態(tài)扭矩傳感器 量程：量程：0.20.2、

19、0.50.5、1 1、2 2、5 5、1010、2020、50 Nm50 Nm 100100、200200、500500、10001000、20002000、5000 Nm5000 Nm 精度：精度：0.10.1 （滿量程）（滿量程）（0.050.05可選）可選） 安裝方式：軸安裝方式：軸 扭矩信號(hào)：扭矩信號(hào)：5Vdc5Vdc 信號(hào)傳輸：非接觸式信號(hào)傳輸：非接觸式 最高轉(zhuǎn)速：最高轉(zhuǎn)速：50,000 RPM50,000 RPM 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速/ /轉(zhuǎn)角信號(hào)：轉(zhuǎn)角信號(hào)：60/360 60/360 脈沖脈沖/ /轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 扭矩測(cè)量扭矩測(cè)量 n相位差式扭矩傳感器相位差式扭矩傳感器 原理原理 在彈性變形范圍內(nèi)，中

20、間軸上相隔一定長(zhǎng)度的兩截面上所在彈性變形范圍內(nèi)，中間軸上相隔一定長(zhǎng)度的兩截面上所 產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角的相位差產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)角的相位差與扭矩與扭矩MeMe成正比成正比 2 2、功率測(cè)量、功率測(cè)量 在在受扭軸受扭軸的兩端各安上一個(gè)齒輪，對(duì)著齒面再各裝一個(gè)磁電傳感器的兩端各安上一個(gè)齒輪，對(duì)著齒面再各裝一個(gè)磁電傳感器 傳感器上感應(yīng)出兩個(gè)與動(dòng)力軸非接觸的交流信號(hào)傳感器上感應(yīng)出兩個(gè)與動(dòng)力軸非接觸的交流信號(hào) 求出其信號(hào)的相位差求出其信號(hào)的相位差 扭矩測(cè)量扭矩測(cè)量 n相位差式扭矩傳感器相位差式扭矩傳感器 在不承受扭矩時(shí)，兩光柵的明暗區(qū)正好互相遮擋，光源的在不承受扭矩時(shí)，兩光柵的明暗區(qū)正好互相遮擋，光源的 光線沒(méi)有透過(guò)光柵照

21、射到光敏元件上，無(wú)輸出信號(hào)。光線沒(méi)有透過(guò)光柵照射到光敏元件上，無(wú)輸出信號(hào)。 當(dāng)轉(zhuǎn)軸受扭矩后，轉(zhuǎn)軸變形將使兩光柵出現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)角，部當(dāng)轉(zhuǎn)軸受扭矩后，轉(zhuǎn)軸變形將使兩光柵出現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)角，部 份光線透過(guò)光柵照射到光敏元件上產(chǎn)生輸出信號(hào)。份光線透過(guò)光柵照射到光敏元件上產(chǎn)生輸出信號(hào)。扭矩愈扭矩愈 大，扭轉(zhuǎn)角愈大，穿過(guò)光柵的光通量愈大大，扭轉(zhuǎn)角愈大，穿過(guò)光柵的光通量愈大，輸出信號(hào)愈大。，輸出信號(hào)愈大。 2 2、功率測(cè)量、功率測(cè)量 光源光源 光敏光敏 傳感器傳感器 彈性轉(zhuǎn)軸彈性轉(zhuǎn)軸 圓盤圓盤 光柵光柵 驅(qū)驅(qū)/ /發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率：驅(qū)動(dòng)軸上所發(fā)出的功率發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率：驅(qū)動(dòng)軸上所發(fā)出的功率 測(cè)量方案：測(cè)量方案： 驅(qū)動(dòng)

22、軸上的有效扭矩驅(qū)動(dòng)軸上的有效扭矩 驅(qū)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 n吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器 扭矩和轉(zhuǎn)速測(cè)量扭矩和轉(zhuǎn)速測(cè)量 吸收吸收驅(qū)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的功率驅(qū)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的功率負(fù)載負(fù)載 常用吸收式測(cè)功器常用吸收式測(cè)功器 水力測(cè)功器水力測(cè)功器 電力測(cè)功器電力測(cè)功器 電渦流測(cè)功器電渦流測(cè)功器 3 3、測(cè)功器應(yīng)用、測(cè)功器應(yīng)用 n水力測(cè)功器水力測(cè)功器 利用物體在水中運(yùn)動(dòng)所受到的利用物體在水中運(yùn)動(dòng)所受到的阻力阻力，來(lái)對(duì)輸出功率的，來(lái)對(duì)輸出功率的 動(dòng)力機(jī)械動(dòng)力機(jī)械施加反扭矩施加反扭矩，從而，從而吸收吸收功率功率 3 3、測(cè)功器應(yīng)用、測(cè)功器應(yīng)用 驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸 23 4 6 7 1 5 h 出水閥出水閥 進(jìn)水閥進(jìn)水閥 外殼

23、外殼 滾動(dòng)滾動(dòng) 軸承軸承 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸 定攪棒定攪棒 動(dòng)攪動(dòng)攪 棒棒 水環(huán)水環(huán) 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)攪棒動(dòng)攪棒劃水劃水離心力離心力形成水環(huán)形成水環(huán)傳傳扭扭到外殼到外殼 力臂擺動(dòng)力臂擺動(dòng)測(cè)力測(cè)力讀數(shù)讀數(shù) 定攪棒定攪棒+ +水：吸收功率水：吸收功率 8 9 10力臂力臂 測(cè)力測(cè)力 機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 表盤表盤 外殼外殼 n水力測(cè)功器水力測(cè)功器 測(cè)功器的特性曲線：測(cè)功器的特性曲線：吸收功與水層厚度有關(guān)吸收功與水層厚度有關(guān) 包圍區(qū)域表示測(cè)功器所能包圍區(qū)域表示測(cè)功器所能吸收功率吸收功率范圍范圍 OAOA段段最大水層厚度線最大水層厚度線(h(hmax max) ) ABAB段段最大制動(dòng)扭矩線最大制動(dòng)扭矩線 BCBC段段等

24、功率曲線等功率曲線 CDCD段段最高轉(zhuǎn)速線最高轉(zhuǎn)速線 DODO段段空載線（空載線（h=0h=0） 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜、優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜、 功率儲(chǔ)備大、使用方便功率儲(chǔ)備大、使用方便 缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)速較低時(shí)制動(dòng)力矩比較小缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)速較低時(shí)制動(dòng)力矩比較小 3 3、測(cè)功器應(yīng)用、測(cè)功器應(yīng)用 Ne n0 A B C D 水力測(cè)功器選擇：水力測(cè)功器選擇： 測(cè)功器的特性曲線測(cè)功器的特性曲線 測(cè)功器的最大吸收功率測(cè)功器的最大吸收功率 水力測(cè)功器水力測(cè)功器(系列系列) n水力測(cè)功器水力測(cè)功器 測(cè)功器的特性曲線測(cè)功器的特性曲線 功率匹配功率匹配 3 3、測(cè)功器應(yīng)用、測(cè)功器應(yīng)用 1 2 應(yīng)用

25、：上圖為某一水力測(cè)功器特性曲線應(yīng)用：上圖為某一水力測(cè)功器特性曲線0-A-B-C-D0-A-B-C-D 某一發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為某一發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率為70kW70kW，最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速為，最高運(yùn)行轉(zhuǎn)速為2000rpm2000rpm （輸出功率輸出功率曲線曲線1 1） 高端：測(cè)功機(jī)高端：測(cè)功機(jī)165kW/5000rpm165kW/5000rpm、115kW/2000rpm115kW/2000rpm滿足滿足 低端：測(cè)功機(jī)低端：測(cè)功機(jī)30kW/1000rpm30kW/1000rpm，無(wú)法吸收和測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，無(wú)法吸收和測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的功率 適用：發(fā)動(dòng)機(jī)（輸出適用：發(fā)動(dòng)機(jī)（輸出功率曲線功率曲線2 2） n水力測(cè)功器

26、水力測(cè)功器 3 3、測(cè)功器應(yīng)用、測(cè)功器應(yīng)用 n電力測(cè)功器（電力測(cè)功器（發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)） 3 3、測(cè)功器應(yīng)用、測(cè)功器應(yīng)用 原理原理 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)電樞繞組切割磁場(chǎng)（定子產(chǎn)生）電樞繞組切割磁場(chǎng)（定子產(chǎn)生）產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)/ /流流 發(fā)電發(fā)電電磁力矩（電磁力矩（阻止阻止轉(zhuǎn)向）轉(zhuǎn)向）傳傳扭到外殼扭到外殼力臂擺動(dòng)力臂擺動(dòng)測(cè)力讀數(shù)測(cè)力讀數(shù) 平衡式平衡式直流電力測(cè)功器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖直流電力測(cè)功器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3 4 5 6 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 外殼外殼 勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組 電樞繞組電樞繞組 力臂力臂 測(cè)力機(jī)構(gòu)測(cè)力機(jī)構(gòu) n電力測(cè)功器電力測(cè)功器 測(cè)功器的特性曲線測(cè)功器的特性曲線 包圍區(qū)域表示測(cè)功器所能包圍區(qū)域表示測(cè)功

27、器所能吸收功率吸收功率范圍范圍 OAOA段段最大激勵(lì)電流和最小負(fù)載電阻線最大激勵(lì)電流和最小負(fù)載電阻線 ABAB段段最大制動(dòng)扭矩線最大制動(dòng)扭矩線 BCBC段段最大功率曲線最大功率曲線 CDCD段段最高轉(zhuǎn)速線最高轉(zhuǎn)速線 DODO段段空載線空載線 優(yōu)點(diǎn)：低轉(zhuǎn)速時(shí)制動(dòng)力矩大優(yōu)點(diǎn)：低轉(zhuǎn)速時(shí)制動(dòng)力矩大測(cè)量精度高測(cè)量精度高 （在低速時(shí)，其在低速時(shí)，其制動(dòng)力矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比制動(dòng)力矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比） 3 3、測(cè)功器應(yīng)用、測(cè)功器應(yīng)用 Ne n o A BC D n電渦流測(cè)功器電渦流測(cè)功器 利用利用形成的電渦流形成的電渦流吸收動(dòng)力機(jī)械的輸出功率吸收動(dòng)力機(jī)械的輸出功率 3 3、測(cè)功器應(yīng)用、測(cè)功器應(yīng)用 電渦流測(cè)功器結(jié)構(gòu)示意圖電渦流測(cè)功器結(jié)構(gòu)示意圖 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子/感應(yīng)子（感應(yīng)子（凸凹齒凸凹齒）轉(zhuǎn)動(dòng)）轉(zhuǎn)動(dòng)改變磁通密度改變磁通密度渦流環(huán)表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的電渦流渦流環(huán)表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的電渦流 發(fā)熱發(fā)熱/電磁力（電磁力（阻止轉(zhuǎn)向阻止轉(zhuǎn)向）傳傳扭到外殼扭到外殼力臂擺動(dòng)力臂擺動(dòng)測(cè)力讀數(shù)測(cè)力讀數(shù) l氣隙氣隙 L 定子磁軛定子磁軛 感應(yīng)子感應(yīng)子-凸凹齒