第七章力、壓力和位移測量_機械工程測試技術

1、機械工程測試技術機械工程測試技術 力、壓力和位移測量（力、壓力和位移測量（2）第七章第七章內(nèi)容內(nèi)容 1、力傳感器及其測量技術、力傳感器及其測量技術2、流體壓力傳感器及其測量技術、流體壓力傳感器及其測量技術3、位移傳感器及其測量技術、位移傳感器及其測量技術重點重點：掌握各種常見的力、壓力和位移測量方法掌握各種常見的力、壓力和位移測量方法 n力力物體對物體的作用：物體對物體的作用：物體變形；物體運動物體變形；物體運動 單位：牛頓（單位：牛頓（N）、千牛（）、千牛（kN）、公斤（）、公斤（kg）1 kg 9.8 Nn分類：靜力、動態(tài)力分類：靜力、動態(tài)力n應用：稱重、應變、扭矩應用：稱重、應變、扭矩1

2、 1、力測量、力測量應變式應變式 柱式及筒式測力傳感器柱式及筒式測力傳感器n結構結構敏感元件敏感元件彈性柱彈性柱/ /筒筒 力作用在軸向產(chǎn)生變形力作用在軸向產(chǎn)生變形轉換元件轉換元件應變片應變片轉換電路轉換電路電橋電橋n工作方式：受壓式、受拉式工作方式：受壓式、受拉式n力的作用點或方向造成橫向力力的作用點或方向造成橫向力-產(chǎn)生產(chǎn)生附加彎矩附加彎矩-造成測力誤差造成測力誤差 采用徑向剛度大大高于軸向剛度的橫向采用徑向剛度大大高于軸向剛度的橫向定位膜片定位膜片n特點特點: :體積小、結構緊湊、構造簡單、可以承受很大的載荷體積小、結構緊湊、構造簡單、可以承受很大的載荷1 1、力測量、力測量1彈性柱（筒

3、）彈性柱（筒） 2應變片應變片3橫向定位膜片橫向定位膜片 4傳感器體傳感器體應變式應變式 剪切梁式測力傳感器剪切梁式測力傳感器n結構結構敏感元件敏感元件剪切梁剪切梁 受力受力F F作用，在梁的切向產(chǎn)生剪切力（沿梁的方向等強度分布）作用，在梁的切向產(chǎn)生剪切力（沿梁的方向等強度分布） 切應力切應力與梁的中心軸線成與梁的中心軸線成4545方向有拉伸和壓縮應力方向有拉伸和壓縮應力轉換元件轉換元件應變片應變片 貼在梁側面與中心軸成貼在梁側面與中心軸成4545度并相互垂直的位置上度并相互垂直的位置上轉換電路轉換電路電橋電橋 R R1、R R3受拉伸受拉伸增加；增加；R R2、R R4受壓縮受壓縮減小減小全

4、橋測量全橋測量n特點：體積小、結構簡單、線性好、測量精度高特點：體積小、結構簡單、線性好、測量精度高1 1、力測量、力測量FR1(R3) R2(R4)剪切力壓電式壓電式 動態(tài)動態(tài)力傳感器力傳感器n結構結構敏感元件敏感元件彈性膜片彈性膜片 受力受力F F作用，彈性膜片傳遞力作用，彈性膜片傳遞力轉換元件轉換元件壓電元件壓電元件 轉換電路轉換電路 電壓放大器電壓放大器受頻率以及電纜影響，一般精度測量受頻率以及電纜影響，一般精度測量 電荷放大器電荷放大器幾乎不受電纜長度影響，高精度測量幾乎不受電纜長度影響，高精度測量1 1、力測量、力測量壓電元件壓電元件傳感器體傳感器體彈性膜片彈性膜片電極電極引線引線

5、F壓電式壓電式 動態(tài)動態(tài)力傳感器力傳感器n應用應用電荷泄漏電荷泄漏不可用于靜態(tài)、準靜態(tài)信號的測量不可用于靜態(tài)、準靜態(tài)信號的測量 （頻率下限由后續(xù)放大器性質(zhì)決定）減小電纜的影響減小電纜的影響固定好傳感器的引出電纜選用低噪聲的同軸電纜 接地問題接地問題 消除接地回路：絕緣連接、單點接地轉換電路轉換電路1 1、力測量、力測量錯誤的 正確的 電纜應在振動最小點離開試件C錯誤 正確 在振動最小點離開試件 測力裝置的動態(tài)測量測力裝置的動態(tài)測量n動態(tài)誤差動態(tài)誤差負載效應負載效應：改變：改變/ /影響了被測體狀態(tài)，造成力測量的誤差影響了被測體狀態(tài)，造成力測量的誤差 直接利用被測系統(tǒng)的直接利用被測系統(tǒng)的構件構件

6、作為測力裝置的彈性元件作為測力裝置的彈性元件測量裝置阻尼力及慣性力的影響（彈性測量裝置阻尼力及慣性力的影響（彈性質(zhì)量）質(zhì)量） 測量裝置為測量裝置為二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)，其頻率特性不滿足不失真測量，其頻率特性不滿足不失真測量 在整個頻率范圍內(nèi)進行全面標定和校準在整個頻率范圍內(nèi)進行全面標定和校準1 1、力測量、力測量測力裝置的動態(tài)測量測力裝置的動態(tài)測量n交叉干擾交叉干擾多向測力，相互影響多向測力，相互影響精心設計彈性元件，使變精心設計彈性元件，使變形合理形合理正確選擇應變片粘貼部位正確選擇應變片粘貼部位利用修正來減小交叉干擾利用修正來減小交叉干擾n頻率特性頻率特性校準校準1 1、力測量、力測量LC05

7、系列產(chǎn)品系列產(chǎn)品測量動態(tài)、短期靜態(tài)的振動和沖擊力，機械結構的拉伸和壓縮力測量動態(tài)、短期靜態(tài)的振動和沖擊力，機械結構的拉伸和壓縮力與激振器配合，能夠測量和控制激振力與激振器配合，能夠測量和控制激振力與加速度、速度傳感器配合，可測量機械阻抗與加速度、速度傳感器配合，可測量機械阻抗1 1、力測量、力測量 型型 號號 靈靈 敏敏 度度 pC/N 量量 程程 壓壓 縮縮 /拉拉 伸伸 重重 量量 gm LC0501 4 5/1 kN 22 LC0502 4 50/20 kN 50 LC0503 4 100 kN 100 LC0504 4 300kN 200 LC05 系系 列列 有有 如如 下下 共共

8、同同 指指 標標 ： 1.固固 有有 頻頻 率率 40 kHz 2.線線 性性 度度 1% FS 3.絕絕 緣緣 電電 阻阻 1012 n流體壓強流體壓強單位面積上所受到的流體作用力，單位面積上所受到的流體作用力，即即垂直作用力垂直作用力/面積面積 工程上則習慣于稱其為工程上則習慣于稱其為“壓力壓力”單位：單位：Pa(帕帕、N/m2 ) 、兆帕（、兆帕（MPa）n應用：氣壓、液應用：氣壓、液/油壓油壓2 2、流體壓力測量、流體壓力測量U U形管壓力計測量技術形管壓力計測量技術n原理：壓力平衡原理：壓力平衡U U形管形管定量工作液體定量工作液體若一端通壓力（或大氣）若一端通壓力（或大氣）P P0

9、 0，另一端接被測壓力，另一端接被測壓力P P h h為兩側的液面差值為兩側的液面差值, ,為為重度重度（密度密度x gx g重力加速度）重力加速度） 被測介質(zhì)（如氣體）重度被測介質(zhì)（如氣體）重度遠小于遠小于工作液體的重度：工作液體的重度：2 2、流體壓力測量、流體壓力測量012()PPh P0Ph211工作液體工作液體2被測介質(zhì)被測介質(zhì)01.PPh 1 1越小，越小，h h就越大就越大, ,說明選用密度較小的說明選用密度較小的工作液體，可以工作液體，可以提高提高壓力計的壓力計的靈敏度靈敏度。 U U形管壓力計測量技術形管壓力計測量技術n精度：取決于精度：取決于刻度刻度及及讀數(shù)讀數(shù)的方式的方式

10、一般一般U形管壓力計讀數(shù)刻度的最小單位是形管壓力計讀數(shù)刻度的最小單位是1mm配備光學讀數(shù)裝置，提高讀數(shù)精度配備光學讀數(shù)裝置，提高讀數(shù)精度n適用范圍適用范圍測量低壓測量低壓負壓或壓差負壓或壓差n優(yōu)點優(yōu)點: :結構簡單、使用方便、價格低廉結構簡單、使用方便、價格低廉n缺點缺點: :玻璃管易破碎、體積偏大、讀數(shù)不方便玻璃管易破碎、體積偏大、讀數(shù)不方便 2 2、流體壓力測量、流體壓力測量P0Ph211工作液體工作液體2被測介質(zhì)被測介質(zhì)U U形管壓力計測量技術形管壓力計測量技術n誤差誤差環(huán)境條件的影響環(huán)境條件的影響讀數(shù)標尺因溫度變化會膨脹或收縮讀數(shù)標尺因溫度變化會膨脹或收縮工作液體比重也會受當?shù)販囟群椭?/p>

11、力加速度的影響工作液體比重也會受當?shù)販囟群椭亓铀俣鹊挠绊懓惭b的影響：安裝的影響：自由懸掛自由懸掛毛細管現(xiàn)象的影響毛細管現(xiàn)象的影響管內(nèi)的毛細現(xiàn)象管內(nèi)的毛細現(xiàn)象: :將使液柱產(chǎn)生附加的升高或降低，其值將使液柱產(chǎn)生附加的升高或降低，其值取決于工作液的種類、溫度及管子內(nèi)徑取決于工作液的種類、溫度及管子內(nèi)徑要求所用液柱管的內(nèi)徑不能太細要求所用液柱管的內(nèi)徑不能太細讀數(shù)方面的影響讀數(shù)方面的影響由于液體與固體間由于液體與固體間表面張力表面張力的影響，玻璃管中水銀柱液體的影響，玻璃管中水銀柱液體是凸起的，而水面則是下凹的是凸起的，而水面則是下凹的讀數(shù)時，應注意從凸面或凹面的頂點算起讀數(shù)時，應注意從凸面或凹面的

12、頂點算起2 2、流體壓力測量、流體壓力測量斜管微壓計斜管微壓計n結構：結構： U形管的垂直管傾斜到夾角形管的垂直管傾斜到夾角，放大了讀數(shù)放大了讀數(shù)n精度精度：讀數(shù)最小單位是讀數(shù)最小單位是0.1mm0.1mmn適用范圍：適用范圍：專供測量專供測量微小壓力微小壓力的實驗用儀器的實驗用儀器 2 2、流體壓力測量、流體壓力測量0sinPPL 實際應用時實際應用時可以改變，可以改變，越小，靈敏度越高越小，靈敏度越高 液面拉得也越長，會影響讀數(shù)的準確性，并且液面拉得也越長，會影響讀數(shù)的準確性，并且太小太小會使壓力測量范圍過小會使壓力測量范圍過小 一般一般不小于不小于15150 0 彈性式壓力計：彈性式壓力

13、計：波登管、膜片、波紋管波登管、膜片、波紋管n波登管波登管: :指針式壓力計指針式壓力計的彈性敏感元件的彈性敏感元件橫截面為空心橫截面為空心橢圓橢圓形或形或扁圓扁圓形的金屬管形的金屬管通入有一定壓力的流體時，管內(nèi)外的壓力差迫使管通入有一定壓力的流體時，管內(nèi)外的壓力差迫使管截面趨于圓截面趨于圓形形，導致波登管封閉的自由端產(chǎn)生線位移或角位移，導致波登管封閉的自由端產(chǎn)生線位移或角位移橫截面縱橫直徑比愈大，波登管靈敏度越高，但強度降低橫截面縱橫直徑比愈大，波登管靈敏度越高，但強度降低優(yōu)點是優(yōu)點是：測量精度高，可測兆帕級壓力：測量精度高，可測兆帕級壓力缺點是缺點是：尺寸大，固有頻率較低，不宜作為：尺寸大

14、，固有頻率較低，不宜作為動態(tài)測量動態(tài)測量2 2、流體壓力測量、流體壓力測量彈性式壓力計：彈性式壓力計：波登管、膜片、波紋管波登管、膜片、波紋管n膜片膜片: :中低壓壓力計的敏感元件中低壓壓力計的敏感元件在壓力作用下，迫使在壓力作用下，迫使膜片膜片產(chǎn)生相應的產(chǎn)生相應的彈性變形彈性變形位移位移借助連桿組經(jīng)傳動機構的傳動并予放大借助連桿組經(jīng)傳動機構的傳動并予放大齒輪齒輪指針指針在膜片表面粘貼在膜片表面粘貼應變片應變片來感測其表面應變來感測其表面應變平膜片平膜片: :周邊固定的彈性膜片周邊固定的彈性膜片, ,最低階固有頻率與膜片厚度、膜最低階固有頻率與膜片厚度、膜片半徑、膜片材料的密度、彈性膜量等許多

15、因素有關片半徑、膜片材料的密度、彈性膜量等許多因素有關波紋膜片和膜盒：靈敏度高波紋膜片和膜盒：靈敏度高2 2、流體壓力測量、流體壓力測量彈性式壓力計：彈性式壓力計：波登管、膜片、波紋管波登管、膜片、波紋管n波紋管波紋管: :指針式壓力計指針式壓力計的彈性敏感元件的彈性敏感元件在壓力作用下，迫使波紋管軸向產(chǎn)生相應的彈性變形在壓力作用下，迫使波紋管軸向產(chǎn)生相應的彈性變形位移位移特點：在較低的壓力下得到較大的變位，靈敏特點：在較低的壓力下得到較大的變位，靈敏適用介質(zhì)：液體，空氣，天然氣及相容氣體適用介質(zhì)：液體，空氣，天然氣及相容氣體 黃銅波紋管、不銹鋼波紋管黃銅波紋管、不銹鋼波紋管2 2、流體壓力測

16、量、流體壓力測量動態(tài)流體壓力測量動態(tài)流體壓力測量n應變式應變式彈性元件：彈性元件：懸鏈膜片、平膜片懸鏈膜片、平膜片等等轉換元件：采用應變片來感受彈轉換元件：采用應變片來感受彈性元件受壓后的局部變形性元件受壓后的局部變形轉換電路：電橋轉換電路：電橋常用應變式壓力傳感器常用應變式壓力傳感器懸鏈膜片懸鏈膜片- -應變筒式應變筒式平膜片式平膜片式2 2、流體壓力測量、流體壓力測量動態(tài)流體壓力測量動態(tài)流體壓力測量n應變式應變式: :SPTA系列系列2 2、流體壓力測量、流體壓力測量n敏感元件采用合金材料與箔式自補敏感元件采用合金材料與箔式自補償應變片組成全橋電路，內(nèi)裝高精償應變片組成全橋電路，內(nèi)裝高精度

17、、低噪聲、低漂移集成放大器度、低噪聲、低漂移集成放大器n輸出信號可達輸出信號可達5V,5V,可解決小信號的遠可解決小信號的遠距離傳輸距離傳輸n精度高，穩(wěn)定性好，結構簡單，使精度高，穩(wěn)定性好，結構簡單，使用方便用方便n適用于氣體，液體及腐蝕介質(zhì)的靜適用于氣體，液體及腐蝕介質(zhì)的靜態(tài)及緩變壓力參數(shù)的測量態(tài)及緩變壓力參數(shù)的測量壓力范圍壓力范圍00.5; 0.6; 0.8; 1; 3; 6; 10; 15; 20; 25; 60MPa輸出電壓輸出電壓1V; 3V; 5V系統(tǒng)精度系統(tǒng)精度0.10.3%F.S零點溫漂零點溫漂0.10.3%F.S/10靈敏度溫漂靈敏度溫漂0.10.3%F.S/10供電電壓供電

18、電壓15VD.C工作環(huán)境溫度工作環(huán)境溫度-40+90過載能力過載能力120%重量重量約約130克克負載阻抗負載阻抗10K動態(tài)流體壓力測量動態(tài)流體壓力測量n壓阻式壓阻式彈性元件：彈性元件：單晶硅平膜片單晶硅平膜片轉換元件：沿一定晶軸方向擴散著轉換元件：沿一定晶軸方向擴散著一些長條形電阻一些長條形電阻應變片應變片轉換電路：電橋轉換電路：電橋特點：靈敏度比一般金屬應變片高特點：靈敏度比一般金屬應變片高的多的多 2 2、流體壓力測量、流體壓力測量動態(tài)流體壓力測量動態(tài)流體壓力測量n壓電式壓電式彈性元件：膜片式彈性元件：膜片式轉換元件：壓電元件轉換元件：壓電元件轉換電路：電荷放大器轉換電路：電荷放大器傳感

19、器有很高的固有頻率傳感器有很高的固有頻率2 2、流體壓力測量、流體壓力測量膜片膜片壓電元件壓電元件引線引線壓力壓力殼體殼體絕緣絕緣電極電極動態(tài)流體壓力測量動態(tài)流體壓力測量n壓電式：壓電式： 63012 2、流體壓力測量、流體壓力測量 測量液體、氣體的緩變和速變壓力測量液體、氣體的緩變和速變壓力 主要技術指標主要技術指標壓力范圍：壓力范圍：6Mpa 最大壓力：最大壓力：10MPa 靈靈 敏敏 度：度：210-4pC/Pa非線性度：非線性度：1% 滿量程滿量程遲遲 滯：滯：0.5% 滿量程滿量程諧振頻率：諧振頻率：125kHz上升時間：上升時間：2.4s電電 容：容：8pF絕緣電阻：絕緣電阻：10

20、12溫度范圍：溫度范圍：-196+200重重 量：量：24.5g動態(tài)流體壓力測量動態(tài)流體壓力測量n壓電式：壓電式：AKAK系列系列2 2、流體壓力測量、流體壓力測量采用外殼和膜片為一體的采用外殼和膜片為一體的圓膜片結構圓膜片結構頻響高，精度高，性能穩(wěn)頻響高，精度高，性能穩(wěn)定可靠定可靠適用于各種動、靜態(tài)，氣、適用于各種動、靜態(tài)，氣、液體介質(zhì)的壓力測量液體介質(zhì)的壓力測量尺寸小，安裝方便尺寸小，安裝方便連接螺紋：連接螺紋：M20M201.51.5最小外形尺寸最小外形尺寸1010 壓力傳感器標定壓力傳感器標定n靜態(tài)標定：確定傳感器的靜態(tài)指標靜態(tài)標定：確定傳感器的靜態(tài)指標靈敏度靈敏度非線性度、重復性非線

21、性度、重復性精度精度量程量程n動態(tài)標定動態(tài)標定頻率響應特性頻率響應特性2 2、流體壓力測量、流體壓力測量壓力傳感器標定壓力傳感器標定n靜態(tài)標定靜態(tài)標定儀器：標準活塞壓力計儀器：標準活塞壓力計 以作用在某一以作用在某一確定面積上的已知重力確定面積上的已知重力來平衡被測壓力的來平衡被測壓力的 確定的柱塞面積、精確的標準砝碼確定的柱塞面積、精確的標準砝碼2 2、流體壓力測量、流體壓力測量砝碼砝碼H柱塞柱塞壓力計壓力計油杯油杯標定傳感器標定傳感器壓力壓力油缸油缸手手輪輪柱塞座柱塞座閥門閥門油缸活塞油缸活塞工作原理工作原理被標定：壓力計、傳感器被標定：壓力計、傳感器油杯手輪油缸活塞油杯手輪油缸活塞充油充

22、油砝碼手輪砝碼手輪H砝碼砝碼/標準壓力標準壓力（確定面積上的已知重力確定面積上的已知重力）高精度：高精度：0.02、0.05、0.2、0.5寬量程：標準砝碼寬量程：標準砝碼壓力傳感器標定壓力傳感器標定n靜態(tài)標定靜態(tài)標定應變式、壓阻式壓力傳感器應變式、壓阻式壓力傳感器均勻、逐步加載和卸載均勻、逐步加載和卸載加砝碼時要避免因沖擊引起的壓力值的過沖加砝碼時要避免因沖擊引起的壓力值的過沖滯后特性滯后特性壓電式壓力傳感器壓電式壓力傳感器 測量系統(tǒng)具有足夠高的絕緣電阻，以防止電荷的泄露測量系統(tǒng)具有足夠高的絕緣電阻，以防止電荷的泄露 為提高標定精度，標定過程中采用為提高標定精度，標定過程中采用快速卸載法快速

23、卸載法 2 2、流體壓力測量、流體壓力測量壓力傳感器標定壓力傳感器標定n動態(tài)標定動態(tài)標定標準激勵信號標準激勵信號 周期函數(shù)：如正弦波、三角波等周期函數(shù)：如正弦波、三角波等 以正弦波為常用，如正弦壓力信號發(fā)生器以正弦波為常用，如正弦壓力信號發(fā)生器低壓、低壓、低頻率低頻率瞬變函數(shù)：如階躍波、半階躍波等瞬變函數(shù)：如階躍波、半階躍波等 以階躍波最常用，適用于高頻范圍標定以階躍波最常用，適用于高頻范圍標定2 2、流體壓力測量、流體壓力測量壓力傳感器標定壓力傳感器標定n動態(tài)標定動態(tài)標定標準激勵信號：激波管裝置標準激勵信號：激波管裝置 2 2、流體壓力測量、流體壓力測量激波管高壓管段激波管高壓管段壓力表壓力

24、表 膜片膜片低壓管段低壓管段高壓氣源高壓氣源 刺膜機構刺膜機構觸發(fā)點觸發(fā)點 傳感器傳感器觸發(fā)點觸發(fā)點工作原理工作原理被標定：傳感器被標定：傳感器高壓氣源高壓氣源激波管激波管高壓管段高壓管段壓力表壓力表形成一定的壓力形成一定的壓力刺膜機構刺膜機構膜片膜片音速激波音速激波低壓管段低壓管段傳感器傳感器階躍激勵階躍激勵階躍壓力波：階躍壓力波：10MPa3 3、位移測量、位移測量n位移位移物體移動的距離物體移動的距離 微小移動距離：毫米納米微小移動距離：毫米納米n單位：單位：mm(毫米毫米) 、 m (微米微米)n傳感器類型傳感器類型電感式傳感器電感式傳感器渦流式傳感器渦流式傳感器電容式傳感器電容式傳感

25、器電感式傳感器電感式傳感器n(單邊單邊)差動變壓器差動變壓器結構：結構：2組線圈、一根鐵芯組線圈、一根鐵芯 線圈線圈1通入交變電流通入交變電流i(t)，在線圈附近空間產(chǎn)生磁通，通過，在線圈附近空間產(chǎn)生磁通，通過耦合，從而在線圈耦合，從而在線圈2產(chǎn)生感生電壓產(chǎn)生感生電壓U2，則，則 M21是兩線圈之間的互感和鐵芯的位置有關是兩線圈之間的互感和鐵芯的位置有關當鐵心在兩個線圈的孔中左、右移動時，當鐵心在兩個線圈的孔中左、右移動時，u2隨之變化，但隨之變化，但是與是與x之間的關系呈現(xiàn)之間的關系呈現(xiàn)非線性非線性，靈敏度也低，靈敏度也低實用中常采用雙邊實用中常采用雙邊差動差動變壓器結構改善其變壓器結構改善

26、其非線性非線性3 3、位移測量、位移測量x u2i(t)M21N1N2212(. ( )dMi tudt電感式傳感器電感式傳感器n雙邊（三段式）差動變壓器雙邊（三段式）差動變壓器結構：結構：初級線圈、完全對稱的反極性串聯(lián)的次級線圈、銜鐵初級線圈、完全對稱的反極性串聯(lián)的次級線圈、銜鐵次級開路時輸出：與鐵心次級開路時輸出：與鐵心位移、速度位移、速度成正比成正比3 3、位移測量、位移測量1( )sin( .cos. in)2.smommititukixtvt初級初級鐵芯鐵芯骨架骨架絕緣桿絕緣桿x u2i(t)M21N1N2電感式傳感器電感式傳感器n雙邊（三段式）差動變壓器雙邊（三段式）差動變壓器雙邊

27、差動變壓器雙邊差動變壓器特性曲線特性曲線 缺點缺點：一個輸出，對應兩個輸入：一個輸出，對應兩個輸入 改善改善：后接：后接相敏相敏檢波器檢波器線性度：非線性度可達到線性度：非線性度可達到0.1用途：小位移用途：小位移1020mm優(yōu)點：輸出功率大，性能穩(wěn)定優(yōu)點：輸出功率大，性能穩(wěn)定 精度高精度高 3 3、位移測量、位移測量理論理論實際實際x0零點零點UT 殘余電壓殘余電壓Uoxo電感式傳感器電感式傳感器n二段式差動變壓器二段式差動變壓器大位移測量：數(shù)百毫米大位移測量：數(shù)百毫米結構：激勵線圈結構：激勵線圈 2x感應線圈鐵芯感應線圈鐵芯 在中心位置： 感應電壓等值反向 激勵電流以及輸出電壓：3 3、位

28、移測量、位移測量輸出：輸出：ucd感應線圈感應線圈L感應線圈感應線圈R鐵芯鐵芯外殼外殼滑動支架滑動支架勵磁勵磁00( )sin2.(.cos.sin)mmcdmmIivi tIitukixtvt速度速度(低頻低頻) 位移位移(載波載波) 速度速度(載波載波) 電感式傳感器電感式傳感器n二段式差動變壓器二段式差動變壓器大行程測量儀結構圖 第一個分量是低頻信號，其頻率與第一個分量是低頻信號，其頻率與v v相同，可用于測量速度相同，可用于測量速度第二個分量是調(diào)幅信號（正比于位移第二個分量是調(diào)幅信號（正比于位移x x），可作為位移測量信號），可作為位移測量信號 第三個分量是調(diào)幅信號（正比于位移第三個分

29、量是調(diào)幅信號（正比于位移v v），相差），相差9090，相敏濾去，相敏濾去3 3、位移測量、位移測量00( )sin2.(. .cos.sin)mmcdmmIivi tIitukixtvt國產(chǎn)差動變壓器傳感器主要技術參數(shù)國產(chǎn)差動變壓器傳感器主要技術參數(shù)3 3、位移測量、位移測量型號量程（mm）線性度（）分辨力（m）靈敏度DC(mv/mm)輸出DC(v) 1型010.516000.6 5型0 5、0100.826003 10型0 10、0200.8103003 15型0 15、0301101001.5 30型0 30、0601202708 50型0 50、01001201508 200型0 20

30、0、04001305010渦流式傳感器渦流式傳感器n工作原理工作原理結構：變壓器結構：變壓器-變互感變互感 原邊原邊激勵線圈激勵線圈 次邊次邊輸出短路的一匝輸出短路的一匝/環(huán)路環(huán)路 間隙間隙控制互感控制互感/耦合耦合電渦流線圈等效阻抗電渦流線圈等效阻抗 Z=R+jL Z=f（i1、f、 、 、t、 ） Z和距離和距離 、導體、導體 、 、t有關有關3 3、位移測量、位移測量導導體體 渦流式傳感器渦流式傳感器n工作原理工作原理諧振電路諧振電路 C1諧振電容諧振電容 L、R等效電感及電阻等效電感及電阻 諧振頻率以及阻抗諧振頻率以及阻抗 ，互感為，互感為0，Zab峰值最大峰值最大，Zab峰值降低（回

31、路失諧）峰值降低（回路失諧） 12 阻抗下降（阻抗下降（a、b）3 3、位移測量、位移測量)/(10210RLQRQZLCab鐵磁材料鐵磁材料：導磁率大大于空氣的：導磁率大大于空氣的材料（鐵氧體、釹鐵硼，釤鈷）材料（鐵氧體、釹鐵硼，釤鈷）非磁材料非磁材料：銅、鋁：銅、鋁渦流式傳感器渦流式傳感器n測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)靈敏度取決于：靈敏度取決于：被測面材料、被測面形狀被測面材料、被測面形狀標定標定優(yōu)點：非接觸測量優(yōu)點：非接觸測量 、線性好，工作范圍寬，分辨率小、線性好，工作范圍寬，分辨率小缺點：靈敏度缺點：靈敏度稍低于稍低于電容式傳感器電容式傳感器3 3、位移測量、位移測量 UoR L晶晶 體體 振蕩

32、器振蕩器濾波濾波放大放大檢波檢波 C1 Ue UxZRZUUex渦流式傳感器渦流式傳感器3 3、位移測量、位移測量一體化電渦流位移一體化電渦流位移/ /振動振動傳感器（內(nèi)置前置器）傳感器（內(nèi)置前置器） 常用的渦流探頭前置器常用的渦流探頭前置器渦流式傳感器渦流式傳感器渦流傳感器渦流傳感器:33003300傳感器傳感器 量程量程 0.250.252.3mm2.3mm 靈敏度靈敏度 7.87V/mm7.87V/mm 頻響頻響 010 kHz 010 kHz 精度精度 4 4 線性線性 0.020.025 54 4mmmm 供電供電 - -24V24Vdc,12mAdc,12mA 溫漂溫漂 1010(22177(22177) )3 3、位移測量、位移測量渦流式傳感器渦流式傳感器eddyNCDT 3300 電渦流位移傳感器電渦流位移傳感器n線性量程線性量程: 2 mm: 2 mmn絕對誤差絕對誤差: : 0.25 % FSO0.25 % FSOn分辨率分辨率: 0.005 % FSO: 0.005 % FSOn頻率