機械量檢測技術(shù)課件

第十二章

機械量檢測技術(shù)第十二章

機械量檢測技術(shù)1概述機械運動是各種復雜運動的基本形式，機械量是表征機械運動特性的參量，包括長度、位移、速度、加速度、力、轉(zhuǎn)矩以及振動與噪聲等等。機械量的測量方法，按檢測原理分有機械式、光學式和電子電氣式等幾種。機械式方法應用最早，且成本低廉；光學式方法十分精密；電測方法在工業(yè)生產(chǎn)過程中應用最為廣泛。概述機械運動是各種復雜運動的基本形式，機械量是表征機212.1位移檢測

12.2速度檢測12.3加速度檢測

12.4力和轉(zhuǎn)矩檢測12.5機械振動測量12.6噪聲檢測

機械量檢測技術(shù)課件312.1位移檢測

位移是向量，是指物體或其某一部分的位置相對參考點在一定方向上產(chǎn)生的位置變化量。因此位移的度量除要確定其大小外，還要確定其方向。12.1位移檢測位移是向量，是指物體或412.1.1位移檢測方法位移的檢測包括線位移和角位移的測量位移測量包括了長度、厚度、高度、距離、鍍層厚度、表面粗糙度、角度等常用位移測量方法如下：（1）測量速度積分法（2）回波法（3）線位移和角位移轉(zhuǎn)換法（4）物理參數(shù)法

12.1.1位移檢測方法位移的檢測包括線位移和角位移的測量5（1）測量速度積分法測量運動體的速度或加速度，經(jīng)過積分或二次積分求得運動體的位移。例如在慣性導航中，就是通過測量載體的加速度，經(jīng)過二次積分而求得載體的位移。12.1.1位移檢測方法（1）測量速度積分法12.1.1位移檢測方法6（2）回波法從測量起始點到被測面是一種介質(zhì)，被測面以后是另一種介質(zhì)，利用介質(zhì)分界面對波的反射原理測位移。例如激光測距儀、超聲波液位計都是利用分界面對激光、超聲波的反射測量位移的。相關(guān)測距則是利用相關(guān)函數(shù)的時延性質(zhì)，將向某被測物發(fā)射信號與經(jīng)被測物反射的返回信號作相關(guān)處理，求得時延τ，從而推算出發(fā)射點與被測物之間的距離。12.1.1位移檢測方法（2）回波法12.1.1位移檢測方法7（3）線位移和角位移轉(zhuǎn)換法被測量是線位移時，若測量角位移更方便，則可用間接測量方法，通過測角位移再換算成線位移。

同樣，被測量是角位移時，也可先測線位移再進行轉(zhuǎn)換。例如汽車的里程表，是通過測量車輪轉(zhuǎn)數(shù)再乘以周長而得到汽車的里程的。12.1.1位移檢測方法（3）線位移和角位移轉(zhuǎn)換法12.1.1位移檢測方法8（4）物理參數(shù)法

利用各種位移檢測裝置，將被測位移的變化轉(zhuǎn)換成電、光、磁等物理量的變化來測量，這是應用最廣泛的一種方法?？衫玫臋z測轉(zhuǎn)換原理很多，根據(jù)檢測裝置信號輸出形式，有模擬和數(shù)字式兩大類。圖12-1所示為位移檢測裝置原理與類型。12.1.1位移檢測方法（4）物理參數(shù)法12.1.1位移檢測方法9要根據(jù)被測對象的具體情況和測量要求，充分利用被測對象所在場合和具備的條件來設計、選擇測量方法。

12.1.1位移檢測方法要根據(jù)被測對象的具體情況和測量要求，充分利用被測對象所在場合1012.1.2線位移檢測

位移的傳感器種類繁多，可根據(jù)位移檢測范圍變化的大小選用。下面介紹幾種線位移傳感器。電位器式位移傳感器

1光柵式位移檢測裝置

2感應同步器

3激光距離檢測

412.1.2線位移檢測位移的傳感器種111.電位器式位移傳感器測量原理圖12-2(b)中，測量軸與內(nèi)部電位器電刷相連，當其與被測物相接觸，有位移輸入時，測量軸便沿導軌移動，同時帶動電刷在滑線電阻上移動，因電刷的位置變化會有電阻變化，由電路轉(zhuǎn)換成電壓輸出，就可以判斷位移的大小。如要求同時測出位移的大小和方向?？蓪D中的精密無感電阻和滑線電阻組成橋式測量電路。1.電位器式位移傳感器測量原理圖12-2(b)中，測量軸與內(nèi)12

在A、C兩端接上激勵電壓Ui，則當電刷在輸入位移驅(qū)動下移動時，B、C兩端就會有電壓輸出Uo。設電位器為線性，長度為l，總電阻為R，電刷位移為x，相應電阻為Rx，負載電阻為RL，根據(jù)電路分壓原理，電路的輸出電壓為：

電位器式位移傳感器測量原理與電路模型

若負載電阻為RL→∞，則有：

1.電位器式位移傳感器在A、C兩端接上激勵電壓Ui，則當電刷在輸入位移13電位器式位移傳感器的優(yōu)缺點1.電位器式位移傳感器優(yōu)點缺點結(jié)構(gòu)簡單,價格低廉,性能穩(wěn)定,對環(huán)境條件要求不高,輸出信號大，便于維修。電刷與電阻元件之間存在摩擦,易磨損，易產(chǎn)生噪聲，分辨力有限,精度不夠高,要求輸入的能量大，動態(tài)響應較差，僅適于測量變化較緩慢的量。電位器式位移傳感器的優(yōu)缺點1.電位器式位移傳感器優(yōu)點缺點結(jié)構(gòu)14⑴光柵位移傳感器結(jié)構(gòu)光柵位移傳感器由光源、光路系統(tǒng)、光柵副(標尺光柵+指示光柵)和光敏元件組成，其結(jié)構(gòu)如圖12-5所示。

當被測物體運動時，光源發(fā)出的光透過光柵縫隙形成的光脈沖被光敏元件接收并計數(shù),即可實現(xiàn)位移測量，被測物體位移=柵距×脈沖數(shù)。2.光柵式位移檢測裝置⑴光柵位移傳感器結(jié)構(gòu)光柵位移傳感器由光源、光路系統(tǒng)、光柵副15

⑵莫爾條紋

在用光柵測量位移時，由于刻線很密，柵距很小，而光敏元件有一定的機械尺寸，故很難分辨到底移動了多少個柵距。實際測量是利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象進行的。①莫爾條紋的產(chǎn)生②莫爾條紋的特點a.放大作用

b.誤差平均作用

c.方向?qū)c同步性2.光柵式位移檢測裝置⑵莫爾條紋在用光柵測量位移時，由于刻線很密，柵距很小，16振動量為時間的非周期函數(shù)，一般在較短的時間內(nèi)存在電位器式加速度傳感器的測量原理與結(jié)構(gòu)如圖12-43所示：在指定的時間T內(nèi)，對轉(zhuǎn)速傳感器的輸出脈沖信號進行計數(shù)。感應同步器的磁路系統(tǒng)可視為線性，可進行線性疊加，可得定尺繞組輸出的總感應電勢為利用函數(shù)電壓發(fā)生器使激勵電壓的幅值滿足在滑尺的正、余弦繞組上施加頻率和相位相同、但幅值不同的正弦激勵電壓2．微動同步器式角位移傳感器但是由于測相系統(tǒng)精度有限，過大的測尺長度會導致距離測量的誤差增大。隨著分辨率的提高信號引出線較多直接把被測轉(zhuǎn)角或角位移轉(zhuǎn)換成唯一對應的代碼，無需記憶，無需參考點，無需計數(shù)；利用梳齒電容變化進行檢測，制作容易電阻：±50%KΩ±50%～±200%KΩ微動同步器定子繞組的接線方式如圖12-20機械阻抗是在機械結(jié)構(gòu)的動力分析中被廣泛應用的一種理論分析與試驗測試相結(jié)合的動態(tài)分析方法。測量加速度的裝置基結(jié)構(gòu)如圖12-412)響度、響度級與等響曲線在用光柵測量位移時，由于刻線很密，柵距很小，而光敏元件有一定的機械尺寸，故很難分辨到底移動了多少個柵距。⑴等效連續(xù)聲級(Leq或LAeq,T)轉(zhuǎn)子繞組中的感應電壓為：微動同步式角位移傳感器⑶光柵位移測量原理用光敏元件接收莫爾條紋移動時光強的變化并轉(zhuǎn)換為電信號輸出。光敏元件接收的光強變化近似于正弦波，其輸出電壓信號的幅值U為光柵位移量x的正弦函數(shù)，即：

U=U0+Umsin(2πx/W)

式中U0—輸出信號中的直流分量；Um—輸出信號中正弦交流分量的幅值；x—兩光柵間的相對位移將該電壓信號放大、整形為方波，再由微分電路轉(zhuǎn)換成脈沖信號，經(jīng)過辨向電路后送可逆計數(shù)器計數(shù)，就可得出位移量的大小，位移量為脈沖數(shù)與柵距的乘積，測量分辨力為光柵柵距W。2.光柵式位移檢測裝置振動量為時間的非周期函數(shù)，一般在較短的時間內(nèi)存在⑶光柵位移測17⑷光柵位移傳感器特點

2.光柵式位移檢測裝置優(yōu)點缺點測量量程范圍大(可達數(shù)米)且同時具有高分辨力(可達0.01μm)和高精度；可實現(xiàn)動態(tài)測量；輸出數(shù)字量，易于實現(xiàn)數(shù)字化測量和自動控制；具有較強的抗干擾能力。對使用環(huán)境要求較高，怕振動，怕油污、灰塵等的污染；制造成本高。⑷光柵位移傳感器特點2.光柵式位移檢測裝置優(yōu)點缺點測量量程18⑴直線感應同步器結(jié)構(gòu)直線感應同步器由定尺和滑尺兩部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖12-7所示

3.感應同步器⑴直線感應同步器結(jié)構(gòu)直線感應同步器由定尺和滑尺兩部分組成，其19⑴直線感應同步器結(jié)構(gòu)圖12-8是直線感應同步器繞組結(jié)構(gòu)示意圖。圖中上部為定尺繞組，下部為W型滑尺繞組。為了減小由于定尺和滑尺工作面不平行或氣隙不均勻帶來的誤差，各正弦和余弦繞組交替排列。3.感應同步器⑴直線感應同步器結(jié)構(gòu)圖12-8是直線感應同步器繞組結(jié)構(gòu)示意圖20(2)直線感應同步器工作原理

采用滑尺繞組勵磁，從定尺繞組取出感應電勢的激勵方式。定尺繞組中感應電勢的波形圖見圖12-9

正弦或余弦繞組在定尺上產(chǎn)生的相應感應電勢分別為：

可見：定尺的感應電勢取決于滑尺的相對位移x，故通過感應電勢可測量位移。3.感應同步器(2)直線感應同步器工作原理采用滑尺繞組勵磁，從定尺繞組21(3)感應同步器信號的檢測

感應同步器輸出信號的檢測方法：鑒幅法鑒相法在滑尺的正、余弦繞組上施加頻率和相位相同、但幅值不同的正弦激勵電壓

鑒幅法介紹利用函數(shù)電壓發(fā)生器使激勵電壓的幅值滿足

3.感應同步器(3)感應同步器信號的檢測感應同步器輸出信號的檢測方法：22感應同步器的磁路系統(tǒng)可視為線性，可進行線性疊加，可得定尺繞組輸出的總感應電勢為3.感應同步器式中kUmsin(

－θ)為感應電勢的幅值，其值隨位移相位角θ(即位移x)而變化。若調(diào)整給定激勵電壓的相位角，使輸出感應電動勢e的幅值為0，則此時有()=0。由于==2x/W，所以位移x=W/2，這就是鑒幅法測位移x的原理。感應同步器的磁路系統(tǒng)可視為線性，可進行線性疊加，可得定尺繞組23具有較高的精度與分辨力。測量長度范圍不受限制?？垢蓴_能力強。使用壽命長，維護簡單。工藝性好，成本較低，便于復制和成批生產(chǎn)。輸出信號較弱，需要高放大倍數(shù)的前置放大器。(4)感應同步器的特點

3.感應同步器具有較高的精度與分辨力。(4)感應同步器的特點3.感應24激光測距的原理：

利用激光器向目標發(fā)射單次激光脈沖或脈沖串，光脈沖從目標反射后被接收，通過測量激光脈沖在待測距離上往返傳播的時間，計算出待測距離。

換算公式為：

式中，L—待測距離；c—光速，t—光波往返傳輸時間。測量傳輸時間t，有脈沖式(直接測定時間)和相位式(間接測定時間)兩種方法。4.激光距離檢測激光測距的原理：利用激光器向目標發(fā)射單次激光脈沖或脈沖串，25⑴脈沖式激光測距工作原理如圖12-10所示

激光脈沖到目標的往返傳輸時間測得t即可計算出被測距離⑴脈沖式激光測距工作原理如圖12-10所示激光脈沖到目標26這種接法可以消除軸向力和彎曲力的干擾。比較法常用錄波比較法和李沙育圖形法兩種。式中kUmsin(－θ)為感應電勢的幅值，其值隨位移相位角θ(即位移x)而變化。質(zhì)量塊m的運動方程為：電位器式位移傳感器測量定尺繞組中感應電勢的波形圖見圖12-9分析振動產(chǎn)生的原因，尋找振源，以便有效地采取減振和隔振措施；原理：導體和磁場發(fā)生相對運動時，導體上會產(chǎn)生感應電動勢，感應電動勢與磁場強度、磁阻、線圈運動速度有關(guān)頻率、波長和聲速三者的關(guān)系：c=f·λ在滑尺的正、余弦繞組上施加頻率和相位相同、但幅值不同的正弦激勵電壓根據(jù)變換器的形式不同，常用傳聲器有電容式、動圈式、壓電式和永電體式等。⑵光電式絕對編碼器特點圖12-49(b)為筒形彈性元件；機械量的測量方法，按檢測原理分有機械式、光學式和電子電氣式等幾種。式中，λ=c/f；U=U0+Umsin(2πx/W)噪聲的測量主要是聲壓級、聲功率級及其噪聲頻譜的測量。⑷光柵位移傳感器特點(3)感應同步器信號的檢測用一個獨立變量就能表示系統(tǒng)振動（2）相位式激光測距用相位延遲測量的間接方法測定光在待測距離上往返傳播所需的時間，相位式激光測距方法的原理如圖12-11所示

激光脈沖往返傳輸時間為：

又則待測距離L為：式中，λ=c/f；?N=?

/2π，0＜?N＜1。這種接法可以消除軸向力和彎曲力的干擾。（2）相位式激光測距用27（2）相位式激光測距相位法測距就像用尺量距離，測尺長度為λ/2，N為整尺長，?N為不足整尺的零數(shù)。但是，任何測量交變信號相位移的方法都不能確定出相位移的整周期數(shù)N，而只能測定其中不足2的?

。所以，當距離L大于測尺長λ/2時，是無法測定距離的。如果測尺長度λ/2大于待測距離L，N＝0，故：

測出相位差?就能夠測出距離。如果被測距離較長，則可選擇較低的調(diào)制頻率f，使相應的測尺長度大于待測距離，這樣就可保證距離測量的確定性。但是由于測相系統(tǒng)精度有限，過大的測尺長度會導致距離測量的誤差增大。

（2）相位式激光測距相位法測距就像用尺量距離，測尺長度為λ/28擴展閱讀KTC線性位移傳感器（江門市安泰電子有限公司產(chǎn)品）KTC拉桿系列傳感器用于對位移或者長度進行精確測量。量程長達1250mm，線性度0.05%（型號大于350mm），重復精度±0.01mm。典型應用于注塑機、壓鑄機、橡膠機、鞋機、EVA注射機、木工機械、液壓機械等。

擴展閱讀KTC線性位移傳感器（江門市安泰電子有限公司產(chǎn)品）29類型：位移傳感器量程：

0～75～425mm0～450～1250mm精確度：

±0.05%電阻：

±50%KΩ±50%～±200%KΩ供電電源：

≤10μA工作溫度：

-60～150℃最大工作速度：10m/s特點：

KTC是一般通用型，適合各類型設備的位置檢測典型應用：注塑機、壓鑄機、橡膠機、鞋機、EVA注射機、木工機械、液壓機械等技術(shù)指標擴展閱讀類型：位移傳感器技術(shù)指標擴展閱讀3012.1.3角位移檢測許多測量線性位移的檢測裝置，只要在結(jié)構(gòu)上做適當變動，就可以用于角位移的測量。

圖12-12是一種測量角位移的旋轉(zhuǎn)電容傳感器；圖12-13中的(a)和(b)是兩種差動旋轉(zhuǎn)電容傳感器；12.1.3角位移檢測許多測量線性位移的檢測裝置，只要在結(jié)31圖12-14是一種變氣隙式電感角位移傳感器；圖12-15是一種測量角位移的旋轉(zhuǎn)電位器；圖12-16是圓感應同步器。

12.1.3角位移檢測圖12-14是一種變氣隙式電感角位移傳感器；圖12-15是一32幾種常用的角位移傳感器1.旋轉(zhuǎn)變壓器2．微動同步器式角位移傳感器3.數(shù)字式角編碼器12.1.3角位移檢測幾種常用的角位移傳感器1.旋轉(zhuǎn)變壓器12.1.3角位移33旋轉(zhuǎn)變壓器是一種基于電磁感應原理工作的精密角度位置檢測裝置，又稱分解器，它將機械轉(zhuǎn)角變換成與該轉(zhuǎn)角呈某一函數(shù)關(guān)系的電信號。⑴結(jié)構(gòu)類型旋轉(zhuǎn)變壓器由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子繞組為變壓器的原邊，轉(zhuǎn)子繞組為變壓器的副邊。交流激磁電壓接到定子繞組上，感應電動勢由轉(zhuǎn)子繞組輸出。圖12-17為二極旋轉(zhuǎn)變壓器繞組結(jié)構(gòu)。

1.旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器是一種基于電磁感應原理工作的精密角度位置檢測裝置，34⑵工作原理互感原理工作

設加在定子繞組的勵磁電壓為：U1=Umsinωt，由于旋轉(zhuǎn)變壓器在結(jié)構(gòu)上保證了定子和轉(zhuǎn)子間氣隙內(nèi)的磁通分布呈正(余)弦規(guī)律，所以轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的感應電勢為：

式中，Um—勵磁電壓幅值；k—變壓比(即轉(zhuǎn)、定子繞組匝數(shù)比)；

ω—勵磁電壓圓頻率；θ—轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角。

1.旋轉(zhuǎn)變壓器⑵工作原理互感原理工作設加在定子繞組的勵磁電壓為：U1=U35可見：轉(zhuǎn)子輸出電壓大小取決于定子和轉(zhuǎn)子兩繞組軸線的空間相互位置，兩者垂直時θ=0，U3為零；兩者平行時θ=90°，U3最大。圖12-18為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)子繞組感應電勢的對應關(guān)系。1.旋轉(zhuǎn)變壓器可見：轉(zhuǎn)子輸出電壓大小取決于定子和轉(zhuǎn)子兩繞組軸線的空間相互位36結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可靠、耐用、不怕沖擊振動，無需電源就可工作，測量范圍較寬輸出斜率大、線性好，但由于有電刷和換向器，因而結(jié)構(gòu)復雜，維護不便，摩擦轉(zhuǎn)距大，有換向火花，輸出特性不穩(wěn)定。當Fi＝Fp時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。在A、C兩端接上激勵電壓Ui，則當電刷在輸入位移驅(qū)動下移動時，B、C兩端就會有電壓輸出Uo。2．微動同步器式角位移傳感器低于20Hz的波動稱為次聲波，高于20000Hz的波動稱為超聲波。（3～10）×10-6g/柱形彈性元件通常都做成圓柱形和方柱形，用于測量較大的力。利用物理參數(shù)測速法(速度傳感器法)ω—勵磁電壓圓頻率；頻譜儀是測量噪聲頻譜的儀器，它的基本組成大致與聲級計相似。靈敏度高，頻率范圍及動態(tài)、線性范圍寬，便于分析和遙測，但易受電磁場干擾。例如在慣性導航中，就是通過測量載體的加速度，經(jīng)過二次積分而求得載體的位移。加速度的計量單位為m/s2(米/秒2)。圖12-12是一種測量角位移的旋轉(zhuǎn)電容傳感器；質(zhì)量塊m的運動方程為：激光脈沖到目標的往返傳輸時間圖12-25為皮托管結(jié)構(gòu)和工作原理：系統(tǒng)強迫振動的能量在共振點前后能量為共振時能量的1/2處的兩個頻率f1、f2稱為半功率點頻率，則此兩半功率點頻率之差值與系統(tǒng)的阻尼比之間有如下關(guān)系：2位移式加速度傳感器

⑶測量方式

鑒相式

轉(zhuǎn)子繞組中的感應電壓為：可知感應電壓的相位角就等于轉(zhuǎn)子的機械轉(zhuǎn)角θ。因此只要檢測出轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角，就知道了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角。

1.旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可靠、耐用、不怕沖擊振動，無需電源就可工作37鑒幅式

轉(zhuǎn)子繞組中的感應電壓為：1.旋轉(zhuǎn)變壓器若已知勵磁電壓的相位角

，則只需測出轉(zhuǎn)子感應電壓U的幅值kUmcos(

-θ)，便可間接求出轉(zhuǎn)子與定子的相對位置θ；若不斷調(diào)整勵磁電壓的相位角

，使幅值U的幅值kUmcos(

-θ)為0，跟蹤θ的變化，即可由求得角位移θ。

鑒幅式轉(zhuǎn)子繞組中的感應電壓為：1.旋轉(zhuǎn)變壓器若已知勵磁電壓38微動同步器結(jié)構(gòu)原理如圖12-19

微動同步器定子繞組的接線方式如圖12-20

由四極定子和兩極轉(zhuǎn)子組成。定子的每個極上有兩個繞組，將各極中的一個繞組串聯(lián)，組成初級勵磁回路；將各極中的另一個繞組串聯(lián)，組成次級感應回路。

2.微動同步式角位移傳感器微動同步器結(jié)構(gòu)原理如圖12-19微動同步器定子繞組的接線方39按圖5-25所示的繞組接線方式，次級繞組總感應輸出電壓為：

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如圖5-24所示的對稱于定子的位置時，定子和轉(zhuǎn)子之間的四個氣隙幾何形狀完全相同，各極的磁通相等，使I、III極上的感應電壓與II、IV級上的感應電壓相等，總輸出電壓為零。

若轉(zhuǎn)子偏離零位一個角度，則四個氣隙不再相同，造成各極磁通的變化量不同，其中一對磁級的磁通量減小，另一對磁級的磁通量增加。這樣，次級就有一個正比于轉(zhuǎn)子角位移的電壓輸出。微動同步器的靈敏度大約為每度0.2~5V，測量范圍約±5°~±40°，線性度優(yōu)于0.1％。

2.微動同步式角位移傳感器按圖5-25所示的繞組接線方式，次級繞組總感應輸出電壓為：40角編碼器在結(jié)構(gòu)上主要由可旋轉(zhuǎn)的碼盤和信號檢測裝置組成。

按碼盤刻度方法及信號輸出形式分類：增量式絕對式混合式增量式編碼器的輸出是一系列脈沖，用一個計數(shù)裝置對脈沖進行加或減計數(shù)，再配合零位基準，實現(xiàn)角位移的測量。

絕對式編碼器的輸出是與轉(zhuǎn)角位置相對應的、唯一的數(shù)字碼，如果需要測量角位移量，則只需將前后兩次位置的數(shù)字碼相減就可以得到要求測量的角位移。

按碼盤信號的讀取方式分類光電式接觸式電磁式3.數(shù)字式角編碼器角編碼器在結(jié)構(gòu)上主要由可旋轉(zhuǎn)的碼盤和信號檢測裝置組成。按碼41⑴光電式絕對編碼器結(jié)構(gòu)與工作原理光電式絕對編碼器的碼盤如圖12-21所示

在360°范圍內(nèi)可編數(shù)碼數(shù)為24=16個，在圓周內(nèi)的每一個角度方位對應于不同的編碼，只要根據(jù)碼盤的起始和終止位置,就可以確定角位移3.數(shù)字式角編碼器⑴光電式絕對編碼器結(jié)構(gòu)與工作原理光電式絕對編碼器的碼盤如圖42光電編碼結(jié)構(gòu)示意圖如圖12-22絕對位置的二進制編碼的產(chǎn)生

絕對編碼器的角度分辨率

如何保證高分辨率和測量精度

標準二進制編碼的碼盤的缺點

3.數(shù)字式角編碼器光電編碼結(jié)構(gòu)示意圖如圖12-22絕對位置的二進制編碼的產(chǎn)生43改進方法：采用二進制循環(huán)碼盤(格雷碼盤)，它的相鄰數(shù)的編碼只有一位變化，因此就把誤差控制在最小單位內(nèi)，避免了非單值性誤差。3.數(shù)字式角編碼器改進方法：采用二進制循環(huán)碼盤(格雷碼盤)，它的相鄰數(shù)的編碼44⑵光電式絕對編碼器特點優(yōu)點：直接把被測轉(zhuǎn)角或角位移轉(zhuǎn)換成唯一對應的代碼，無需記憶，無需參考點，無需計數(shù)；在電源切斷后位置信息也不會丟失，而且指示沒有累積誤差；大大提高了編碼器的抗干擾能力和數(shù)據(jù)的可靠性；無磨損，碼盤壽命長，精度保持性好缺點：結(jié)構(gòu)復雜，價格高，碼盤基片為玻璃，抗沖擊和振動能力差；隨著分辨率的提高信號引出線較多3.數(shù)字式角編碼器⑵光電式絕對編碼器特點優(yōu)點：缺點：3.數(shù)字式角編碼器45擴展閱讀

HGD-256光電單圈絕對編碼器HGD-256型光電式絕對編碼器是集光、機、電技術(shù)于一體的數(shù)字化傳感器，可以高精度測量轉(zhuǎn)角或直線位移。通過光電轉(zhuǎn)換，將輸出軸的角位移轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)字量。1、信號輸出方式有：a.并行格雷碼輸出b.485串行信號輸出c.4-20mA電流輸出d.SSI同步串行信號輸出2、根據(jù)用戶要求可設定并控制測量范圍的上、下限3、可以直接連接PLC或上位機4、鋁合金外殼，特殊表面處理特點：擴展閱讀HGD-256光電單圈絕對編碼器HGD-256型46測定機械系統(tǒng)的動態(tài)響應特性，以便確定機器設備承受振動和沖擊的能力，并為產(chǎn)品的改進設計提供依據(jù)；式中，a，b分別為被測力Fi和砝碼G的力臂；將被測對象的振動量轉(zhuǎn)換成電量，然后用電量測試儀器進行測量（2）線速度和角速度相互轉(zhuǎn)換測速法頻率、波長和聲速三者的關(guān)系：c=f·λ6、測量范圍：5Nm—10000Nm可選，非標準可定制。在用光柵測量位移時，由于刻線很密，柵距很小，而光敏元件有一定的機械尺寸，故很難分辨到底移動了多少個柵距。當達到平衡時，則有：但是由于測相系統(tǒng)精度有限，過大的測尺長度會導致距離測量的誤差增大。柱形彈性元件通常都做成圓柱形和方柱形，用于測量較大的力。3、鐵路機車、汽車、拖拉機、飛機、船舶、礦山機械中的扭矩及功率的檢測；如果被測距離較長，則可選擇較低的調(diào)制頻率f，使相應的測尺長度大于待測距離，這樣就可保證距離測量的確定性。2~5V，測量范圍約±5°~±40°，線性度優(yōu)于0.利用隧道電流變化進行檢測，靈敏度高，動態(tài)范圍大在用光柵測量位移時，由于刻線很密，柵距很小，而光敏元件有一定的機械尺寸，故很難分辨到底移動了多少個柵距。微動同步器定子繞組的接線方式如圖12-20檢查機器運轉(zhuǎn)時的振動特性，以檢驗產(chǎn)品質(zhì)量；錄波比較法是將被測振動信號和時標信號一起送入示波器或記錄儀中同時顯示，根據(jù)它們在波形圖上的周期或頻率比，算出振動信號的周期或頻率。轉(zhuǎn)軸未受轉(zhuǎn)矩作用時，其各向磁阻相同，BB方向正好處于磁力線的等位中心線上，B上的繞組不會產(chǎn)生感應電勢。正弦或余弦繞組在定尺上產(chǎn)生的相應感應電勢分別為：12.1位移檢測

12.2速度檢測12.3加速度檢測

12.4力和轉(zhuǎn)矩檢測12.5機械振動測量12.6噪聲檢測

測定機械系統(tǒng)的動態(tài)響應特性，以便確定機器設備承受振動和沖擊的47速度：在單位時間內(nèi)的位移增量，矢量，有大小，也有方向

物體運動速度的測量分兩種：

線速度測量

旋轉(zhuǎn)速度的測量

12.2速度檢測如彈丸的飛行速度、機構(gòu)振動速度的測量，線速度的計量單位是米/秒(m/s)，工程上也用千米/小時(km/h)表示

如電機軸的旋轉(zhuǎn)速度，常稱其為轉(zhuǎn)速測量，單位是轉(zhuǎn)/分(r/min)，而在被測轉(zhuǎn)速很小時，測量單位時間內(nèi)物體轉(zhuǎn)過的角度，稱為角速度測量，單位是弧度/秒(rad/s)

速度：在單位時間內(nèi)的位移增量，矢量，有大小，也有方向物4812.2.1速度測量方法1．速度測量的分類從物體運動的形式看，速度的測量可分為線速度測量和角速度的測量；從速度的參考基準來看，可分為絕對速度測量和相對速度測量；從速度的數(shù)值特征來看，分為平均速度測量和瞬時速度測量；從獲取物體運動速度的方式來看，又可分為直接速度測量和間接速度測量。12.2.1速度測量方法1．速度測量的分類從物體運動的形492．速度的測量方法12.2.1速度測量方法微、積分測速法

線速度和角速度相互轉(zhuǎn)換測速法

利用物理參數(shù)測速法(速度傳感器法)

時間、位移計算測速法

2．速度的測量方法12.2.1速度測量方法微、積分測速法50（1）微、積分測速法對測得的物體運動的位移信號微分可以得到物體運動速度，或?qū)y得的物體運動的加速度信號作時間積分也可以得到速度。

例如在振動測量時，應用加速度計測得振動體的振動加速度信號，或應用振幅計測得振動體的位移信號，再經(jīng)過電路進行積分或微分運算而得到振動速度。12.2.1速度測量方法12.2.1速度測量方法51（2）線速度和角速度相互轉(zhuǎn)換測速法

線速度與角速度在同一運動體上是有固定關(guān)系的，在測量時可以采用互換的方法達到方便測量的目的。例如測火車行駛速度時，直接測線速度不方便，可通過測量車輪的轉(zhuǎn)速，換算出火車的行駛速度12.2.1速度測量方法（2）線速度和角速度相互轉(zhuǎn)換測速法12.2.1速度測量方法52（3）利用物理參數(shù)測速法(速度傳感器法)

利用各種速度傳感器測量與速度大小有確定關(guān)系的各種物理量來間接測量物體的運動速度，將速度信號變換為電、光等易測信號。這是最常用的一種方法?？衫梦锢硇芏?，如電磁感應原理、多普勒效應、流體力學、聲學定律等等。12.2.1速度測量方法（3）利用物理參數(shù)測速法(速度傳感器法)12.2.1速度53（4）時間、位移計算測速法

這種方法是根據(jù)速度的定義測量速度，即測量物體經(jīng)過的距離L和經(jīng)過該距離所需的時間t，來求得物體運動的平均速度。L越小，則求得的速度越接近運動物體的瞬時速度。根據(jù)這種測量原理，在確定的距離內(nèi)利用各種數(shù)學方法和相應器件可延伸出許多測速方法，如相關(guān)測速法、空間濾波器測速法等等。12.2.1速度測量方法（4）時間、位移計算測速法12.2.1速度測量方法543.常用速度檢測裝置性能與特點類型原理測量范圍精度特點線速度測量磁電式工作頻率10~500Hz≤10%靈敏度高，性能穩(wěn)定，移動范圍±（1~15）mm，尺寸重量較大空間濾波器1.5~200km/h±0.2%無需兩套特性完全相同的傳感器12.2.1速度測量方法3.常用速度檢測裝置性能與特點類型原理測量范圍精度特點線55轉(zhuǎn)

速

測

量交流測速發(fā)電機400~4000r/min<1%滿量程示值誤差在小范圍內(nèi)可調(diào)整預扭彈簧轉(zhuǎn)角直流測速發(fā)電機1400r/min1.5%有電刷壓降形成不靈敏區(qū)，電刷及整流子磨損影響轉(zhuǎn)速表精度離心式轉(zhuǎn)速表30~24000r/min±1%結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，不受電磁干擾，精度較低頻閃式轉(zhuǎn)速表0~1.5×105r/min1%體積小，量程寬，使用簡便，精度高，是非接觸測量光電式反射式轉(zhuǎn)速表30~4800r/min±1脈沖非接觸測量，要求被測軸徑大于3mm直射式轉(zhuǎn)速表1000r/min

在被測軸上裝有測速圓盤激光式測頻法轉(zhuǎn)速儀幾萬~幾十萬r/min±1脈沖/s適合高轉(zhuǎn)速測量，低轉(zhuǎn)速測量誤差大測周法轉(zhuǎn)速儀1000r/min

適合低轉(zhuǎn)速測量汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速表70-9999r/min0.1%n±1r/min(n≤4000r/min)0.2%n±1r/min(n>4000r/min)利用汽車發(fā)動機點火時，線圈高壓放電，感應出脈沖信號，實現(xiàn)對發(fā)動機不剖體測量轉(zhuǎn)<1%滿量程示值誤差在小范圍內(nèi)可調(diào)整預扭彈簧轉(zhuǎn)角直流測速156傳感器固定在被測對象上并與其一起作加速運動時，質(zhì)量塊感受到加速度而產(chǎn)生與之成比例的慣性力，使懸臂梁發(fā)生彎曲變形，其自由端的霍爾元件H就產(chǎn)生與加速度成比例的位移，輸出與加速度成比例的霍爾電勢UH，從UH與加速度的關(guān)系曲線上可求得加速度。改進方法：采用二進制循環(huán)碼盤(格雷碼盤)，它的相鄰數(shù)的編碼只有一位變化，因此就把誤差控制在最小單位內(nèi)，避免了非單值性誤差。將被測對象的振動量轉(zhuǎn)換成電量，然后用電量測試儀器進行測量5、可用于制造粘度計；在指定的時間T內(nèi)，對轉(zhuǎn)速傳感器的輸出脈沖信號進行計數(shù)。對于不同的負載電阻RL，輸出電壓不同，負載電阻越小，輸出電壓也越小。HGD-256光電單圈絕對編碼器根據(jù)式(12-36)測出的脈沖信號頻率求出待測轉(zhuǎn)速的方法稱為測頻法，比較適合于高轉(zhuǎn)速測量。例如在慣性導航中，就是通過測量載體的加速度，經(jīng)過二次積分而求得載體的位移。感應電動勢E與線圈相對磁鐵的運動速度v成正比，所以這種傳感器能直接測量速度微動同步式角位移傳感器旋轉(zhuǎn)變壓器是一種基于電磁感應原理工作的精密角度位置檢測裝置，又稱分解器，它將機械轉(zhuǎn)角變換成與該轉(zhuǎn)角呈某一函數(shù)關(guān)系的電信號。根據(jù)變換器的形式不同，常用傳聲器有電容式、動圈式、壓電式和永電體式等。微動同步器定子繞組的接線方式如圖12-20因此只要檢測出轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角，就知道了轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角。各種類型的測力計就是基于這些效應。利用隧道電流變化進行檢測，靈敏度高，動態(tài)范圍大激振力大，頻率較低，臺面負載大，易于自控和多臺激振，設備復雜把待測聲源機器放在室外空曠無噪聲干擾的地方或在消聲室內(nèi)，測量以機器為中心的半球面上或半圓柱面上(長機械)若干均勻分布點的聲壓級，便可以求得聲功率級：U=U0+Umsin(2πx/W)12.2.2線速度測量霍爾效應與霍爾元件1皮托管測速2空間濾波器測速34磁電感應式測速彈丸飛行速度測量傳感器固定在被測對象上并與其一起作加速運動時，質(zhì)量塊感受到加571.磁電感應式測速

原理：導體和磁場發(fā)生相對運動時，導體上會產(chǎn)生感應電動勢，感應電動勢與磁場強度、磁阻、線圈運動速度有關(guān)

一種用于測量線速度的恒磁通動圈式磁電感應式傳感器結(jié)構(gòu)原理圖如圖12-14，由永久磁鐵、線圈、彈簧、金屬骨架等組成。

E=NBLv感應電動勢E與線圈相對磁鐵的運動速度v成正比，所以這種傳感器能直接測量速度

12.2.2線速度測量1.磁電感應式測速原理：導體和磁場發(fā)生相對運動時，導體上582.皮托管測速圖12-25為皮托管結(jié)構(gòu)和工作原理：測量時，將皮托管對準流體流動方向(如圖示)，就可同時測出流體總壓力和靜壓力，并由導出管分別導出至測壓裝置。流體總壓力與靜壓力的差值與流體流速有關(guān)，因而可以通過用皮托管測出流體差壓的方法來測量流體流速。12.2.2線速度測量2.皮托管測速圖12-25為皮托管結(jié)構(gòu)和工作原理：測量時5912.2.2線速度測量設流體密度為ρ，流速為v，測出的流體總壓力為Pz，靜壓力為Pj，則根據(jù)流體流動的伯努利方程有：由式可求出流速v：所以用皮托管測出差壓?P就可測出流體流速。12.2.2線速度測量設流體密度為ρ，流速為v，測出的流體603.空間濾波器測速空間濾波技術(shù)是對物體的移動進行非接觸連續(xù)測量以探知其長度、運動速度的有效手段之一?？臻g濾波器測速原理如圖12-26所示。

v=f/M

響應速度很快，可以用來檢測傳送帶、鋼板、車輛等的運動速度，檢測范圍為1.5～250km/h，測量精度可達0.2%

12.2.2線速度測量3.空間濾波器測速空間濾波技術(shù)是對物體的移動進行非接觸連續(xù)614.彈丸飛行速度測量常用時間位移計算測速法，測量原理如圖12-27所示

v=L/t

12.2.2線速度測量4.彈丸飛行速度測量常用時間位移計算測速法，測量原理如圖162產(chǎn)生測時脈沖信號的區(qū)截裝置：接觸型

非接觸型

12.2.2線速度測量產(chǎn)生測時脈沖信號的區(qū)截裝置：接觸型非接觸型12.2.263對于大口徑武器，則可以采用光電靶和天幕靶等區(qū)截裝置來測量彈丸速度。如圖12.2.2線速度測量對于大口徑武器，則可以采用光電靶和天幕靶等區(qū)截裝置來測量彈丸64轉(zhuǎn)速的檢測方法很多，按照輸出信號的特點可分為模擬式和數(shù)字式兩大類。

1.模擬式轉(zhuǎn)速測量儀表

⑴直流測速發(fā)電機原理如圖12-33所示

12.2.3轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速的檢測方法很多，按照輸出信號的特點可分為模擬式和數(shù)字式兩65定子產(chǎn)生恒定磁通Φ0，當轉(zhuǎn)子在磁場中旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組中即產(chǎn)生交變的電勢，經(jīng)換向器和電刷轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)速成正比的直流電勢：

當Ce、Φ0、r及RL都不變時，輸出電壓U0與轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系。對于不同的負載電阻RL，輸出電壓不同，負載電阻越小，輸出電壓也越小。

輸出斜率大、線性好，但由于有電刷和換向器，因而結(jié)構(gòu)復雜，維護不便，摩擦轉(zhuǎn)距大，有換向火花，輸出特性不穩(wěn)定。直流測速發(fā)電機的特點12.2.3轉(zhuǎn)速測量定子產(chǎn)生恒定磁通Φ0，當轉(zhuǎn)子在磁場中旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子繞組中即產(chǎn)生66⑵離心式轉(zhuǎn)速表離心式轉(zhuǎn)速表由轉(zhuǎn)動軸、重錘、彈簧、連桿、套筒以及轉(zhuǎn)速指示機構(gòu)等組成，其結(jié)構(gòu)與工作原理如圖12-34所示測速原理慣性較大，不適合測量快速變化的轉(zhuǎn)速，測量精度也受到多力面的限制，一般在1%~2%。特點結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可靠、耐用、不怕沖擊振動，無需電源就可工作，測量范圍較寬12.2.3轉(zhuǎn)速測量⑵離心式轉(zhuǎn)速表離心式轉(zhuǎn)速表由轉(zhuǎn)動軸、重錘、彈簧、連桿、套筒以67⑶頻閃式轉(zhuǎn)速表頻閃式轉(zhuǎn)速表利用頻閃效應原理來測量轉(zhuǎn)速，檢測的原理如圖12-35所示測量方法

①若已知被測轉(zhuǎn)速范圍是n~n′，則先將閃光頻率調(diào)到大于n~n′，然后從高頻逐漸下降，直到第一次出現(xiàn)標記不動時，此時就可以讀出被測實際轉(zhuǎn)速；

②若無法估計被測轉(zhuǎn)速時，則調(diào)整閃光頻率，當旋轉(zhuǎn)的圓盤上連續(xù)出現(xiàn)兩次標記停留現(xiàn)象時，分別讀出對應的轉(zhuǎn)速值，然后按下式計算出真實被測轉(zhuǎn)速n：12.2.3轉(zhuǎn)速測量⑶頻閃式轉(zhuǎn)速表頻閃式轉(zhuǎn)速表利用頻閃效應原理來測量轉(zhuǎn)速，檢測682.數(shù)字式轉(zhuǎn)速檢測方法

在指定的時間T內(nèi)，對轉(zhuǎn)速傳感器的輸出脈沖信號進行計數(shù)。若在時間T(s)內(nèi)計數(shù)值為N，轉(zhuǎn)速傳感器每周產(chǎn)生的脈沖數(shù)為Z，則被測轉(zhuǎn)速n為：測量原理測定傳感器脈沖信號頻率f就可求出轉(zhuǎn)速n。

12.2.3轉(zhuǎn)速測量2.數(shù)字式轉(zhuǎn)速檢測方法在指定的時間T內(nèi)，對轉(zhuǎn)速傳感器的輸出69⑴磁電感應式12.2.3轉(zhuǎn)速測量⑴磁電感應式12.2.3轉(zhuǎn)速測量70

⑵電容式

⑶霍爾式12.2.3轉(zhuǎn)速測量⑵電容式⑶霍爾式12.2.3轉(zhuǎn)速測量71⑷光電式12.2.3轉(zhuǎn)速測量⑷光電式12.2.3轉(zhuǎn)速測量725)計數(shù)方法根據(jù)式(12-36)測出的脈沖信號頻率求出待測轉(zhuǎn)速的方法稱為測頻法，比較適合于高轉(zhuǎn)速測量。測頻法有一個字計數(shù)誤差，在轉(zhuǎn)速較低時會引起較大相對誤差，故在低轉(zhuǎn)速時，脈沖信號的計數(shù)方法應改用測周期法。測周期法的原理見圖(12-40)

轉(zhuǎn)速(r/min)為：12.2.3轉(zhuǎn)速測量5)計數(shù)方法根據(jù)式(12-36)測出的脈沖信號頻率求出待7312.1位移檢測

12.2速度檢測12.3加速度檢測

12.4力和轉(zhuǎn)矩檢測12.5機械振動測量12.6噪聲檢測

機械量檢測技術(shù)課件74

加速度測量是基于測試儀器檢測質(zhì)量敏感加速度產(chǎn)生慣性力的測量，是一種全自主的慣性測量。 加速度的計量單位為m/s2(米/秒2)。在工程應用中常用重力加速度g=9.81m/s2作計量單位。12.3加速度檢測12.3加速度檢測7512.3.1加速度測量原理加速度測量的原理是基于對質(zhì)量塊感受加速度時所產(chǎn)生的慣性力的測量。測量時采用絕對法，把測量裝置安裝在運動體上進行測量。測量加速度的裝置基結(jié)構(gòu)如圖12-41

系統(tǒng)運動的微分方程：

有位移關(guān)系x=y+z,若令；則有：

測出位移y，或者測出質(zhì)量塊作用在彈簧上的慣性力就可以測出被測運動物體的加速度。12.3.1加速度測量原理加速度測量的原理是基于對質(zhì)量塊感762~5V，測量范圍約±5°~±40°，線性度優(yōu)于0.霍爾式加速度傳感器的測量原理與結(jié)構(gòu)如圖12-42所示：如何保證高分辨率和測量精度定子的每個極上有兩個繞組，將各極中的一個繞組串聯(lián)，組成初級勵磁回路；定尺繞組中感應電勢的波形圖見圖12-9按碼盤信號的讀取方式分類一種用于測量線速度的恒磁通動圈式磁電感應式傳感器結(jié)構(gòu)原理圖如圖12-14，由永久磁鐵、線圈、彈簧、金屬骨架等組成。分析振動產(chǎn)生的原因，尋找振源，以便有效地采取減振和隔振措施；利用激光器向目標發(fā)射單次激光脈沖或脈沖串，光脈沖從目標反射后被接收，通過測量激光脈沖在待測距離上往返傳播的時間，計算出待測距離。5、體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨立使用，只要按插座針號提供＋15V，-15V（200mA）的電源，即可輸出阻抗與扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率信號。如要進行更詳細的頻譜分析，就要用窄頻帶分析儀，例如用1/3頻程劃分頻帶。（3）線位移和角位移轉(zhuǎn)換法與光電式轉(zhuǎn)矩檢測裝置一樣，相位差式轉(zhuǎn)矩檢測裝置也是非接觸測量，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，對環(huán)境條件要求不高，精度一般可達0.所以，當距離L大于測尺長λ/2時，是無法測定距離的。下面介紹幾種線位移傳感器。轉(zhuǎn)軸未受轉(zhuǎn)矩作用時，其各向磁阻相同，BB方向正好處于磁力線的等位中心線上，B上的繞組不會產(chǎn)生感應電勢。Um—輸出信號中正弦交流分量的幅值；設加在定子繞組的勵磁電壓為：U1=Umsinωt，由于旋轉(zhuǎn)變壓器在結(jié)構(gòu)上保證了定子和轉(zhuǎn)子間氣隙內(nèi)的磁通分布呈正(余)弦規(guī)律，所以轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生的感應電勢為：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到如圖5-24所示的對稱于定子的位置時，定子和轉(zhuǎn)子之間的四個氣隙幾何形狀完全相同，各極的磁通相等，使I、III極上的感應電壓與II、IV級上的感應電壓相等，總輸出電壓為零。利用各種位移檢測裝置，將被測位移的變化轉(zhuǎn)換成電、光、磁等物理量的變化來測量，這是應用最廣泛的一種方法。12.3.2位移式加速度傳感器1.霍爾加速度傳感器

霍爾式加速度傳感器的測量原理與結(jié)構(gòu)如圖12-42所示：傳感器固定在被測對象上并與其一起作加速運動時，質(zhì)量塊感受到加速度而產(chǎn)生與之成比例的慣性力，使懸臂梁發(fā)生彎曲變形，其自由端的霍爾元件H就產(chǎn)生與加速度成比例的位移，輸出與加速度成比例的霍爾電勢UH，從UH與加速度的關(guān)系曲線上可求得加速度。2~5V，測量范圍約±5°~±40°，線性度優(yōu)于0.12.3772.電位器式加速度傳感器

電位器式加速度傳感器的測量原理與結(jié)構(gòu)如圖12-43所示：傳感器殼體與被測對象一起作加速運動時，質(zhì)量塊相對殼體的有位移產(chǎn)生并帶動電刷在滑動電阻元件上移動。電阻值的變化可以由相應電路轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出，從而可以測出加速度。12.3.2位移式加速度傳感器2.電位器式加速度傳感器電位器式加速度傳感器的測量原理與7812.3.3應變式加速度傳感器應變式加速度傳感器的測量原理與結(jié)構(gòu)如圖12-44：由敏感質(zhì)量塊感受加速度a而產(chǎn)生與之成正比的慣性力F＝ma，再通過彈性元件把慣性力轉(zhuǎn)變成應變、應力，或通過壓電元件把慣性力轉(zhuǎn)變成電荷量，從而間接測出加速度。測量原理12.3.3應變式加速度傳感器應變式加速度傳感器的測量原理7912.3.4微機電系統(tǒng)加速度計微機電系統(tǒng)加速度計通常是指利用微電子加工手段加工制作并和微電子測量線路集成在一起的加速度計，這種加速度計常用硅材料制作，故又名硅微型加速度計。硅微型加速度計型式分類：按檢測質(zhì)量支承方式分有懸臂梁支承、簡支梁支承、方波梁支承、折疊梁支承和撓性軸支承等；按檢測信號拾取方式分，有電容檢測、電感檢測、隧道電流檢測和頻率檢測等12.3.4微機電系統(tǒng)加速度計微機電系統(tǒng)加速度計通常是指利80型式測量范圍零偏穩(wěn)定性分辨力特點扭擺式±1g～105g10-4g～10g10-4g～2g扭桿支承，力反饋控制、電容檢測、耐沖擊懸臂梁式±0.1g～±50g<10-3g10-6g～10-3g懸臂梁支承，三明治結(jié)構(gòu)，靈敏度較高叉指式±5g～±50g10-3g10-3g利用梳齒電容變化進行檢測，制作容易隧道電流式-20g～10g

8×10-3g利用隧道電流變化進行檢測，靈敏度高，動態(tài)范圍大硅振梁式10～120g10-6～5×10-6g（3～10）×10-6g/利用硅振梁諧振頻率變化進行檢測，電路簡單，精度高，結(jié)構(gòu)較復雜。幾種硅微加速度計的性能及特點型式測量范圍零偏穩(wěn)定性分辨力特點扭擺式±1g～1081一種叉指式硅微型加速度計的結(jié)構(gòu)

一種叉指式微型加速度計產(chǎn)品

ADXL50

12.3.4微機電系統(tǒng)加速度計一種叉指式硅微型加速度計的結(jié)構(gòu)一種叉指式微型加速度計產(chǎn)品8212.1位移檢測

12.2速度檢測12.3加速度檢測

12.4力和轉(zhuǎn)矩檢測12.5機械振動測量12.6噪聲檢測

機械量檢測技術(shù)課件8312.4力和轉(zhuǎn)矩檢測力是最重要的物理量之一，轉(zhuǎn)矩是各種工作機械傳動軸的基本載荷形式，各種機械運動的實質(zhì)都是力和轉(zhuǎn)矩的傳遞過程。力和轉(zhuǎn)矩的測量不僅僅在機械系統(tǒng)設計、制造領(lǐng)域具有重要的意義，而且在科學研究、國防和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中也有廣泛的應用需求12.4力和轉(zhuǎn)矩檢測力是最重要的物理量之一，8412.4.1力的檢測1力的測量方法2測力計3力的基本概念12.4.1力的檢測1力的測量方法2測力計3力的基本概念8512.4.1力的檢測1.力的基本概念力體現(xiàn)了物質(zhì)之間的相互作用，凡是能使物體的運動狀態(tài)或物體所具有的動量發(fā)生改變、或者使物體發(fā)生變形的作用都稱為力。按照力產(chǎn)生原因的不同，可以把力分為重力、彈性力、慣性力、膨脹力、摩擦力、浮力、電磁力等等。按力對時間的變化性質(zhì)可分為靜態(tài)力和動態(tài)力兩大類。力在國際單位制(SI)中是導出量，在我國法定計量單位制和國際單位制中，規(guī)定力的單位為牛頓(N)，定義為：使1kg質(zhì)量的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力，即1N=1kg·m/s2。12.4.1力的檢測1.力的基本概念力體現(xiàn)了物質(zhì)之862.力的測量方法1)力平衡法力平衡式測量法是基于比較測量的原理，用一個已知力來平衡待測的未知力，從而得出待測力的值。平衡力可以是已知質(zhì)量的重力、電磁力或氣動力等。(1)機械式力平衡裝置圖12-47給出了兩種機械式力平衡裝置2.力的測量方法1)力平衡法力平衡式測量法是基于比較測量的原871)力平衡法圖12-47(a)為梁式天平，將被測力Fi與標準質(zhì)量(砝碼G)的重力進行平衡，直接比較得出被測力Fi的大小。圖12-47(b)為機械杠桿式力平衡裝置，測量時，調(diào)整砝碼的位置使之與被測力平衡。當達到平衡時，則有：式中，a，b分別為被測力Fi和砝碼G的力臂；g為當?shù)刂亓铀俣取＿@種測力計機構(gòu)簡單，常用于材料試驗機的測力系統(tǒng)中。但這種方法是基于靜態(tài)重力力矩平衡，因此僅適用于作靜態(tài)測量。1)力平衡法圖12-47(a)為梁式天平，將被測力Fi與標88(2)液壓和氣壓式測力系統(tǒng)1)力平衡法圖12-48(a)給出了液壓活塞式測力系統(tǒng)的原理：當被測力Fi作用在活塞上時，引起油壓變化?p，其值可由指示儀表讀出，也可采用壓力傳感器將讀數(shù)轉(zhuǎn)換為電信號。這樣根據(jù)力平衡條件Fi=?p?S，S是活塞等效截面積，就可以通過測量油的壓力來測量力。(2)液壓和氣壓式測力系統(tǒng)1)力平衡法圖12-48(a)給出891)力平衡法圖12-48(b)是氣壓式測力系統(tǒng)原理；當被測力Fi加到膜片上時，膜片帶動擋板向下移動x，使噴嘴截面積減小，氣體壓力p0增高。壓力p0作用在膜片面積S上產(chǎn)生一個等效集中力Fp，F(xiàn)p力圖使膜片返回到初始位置。當Fi＝Fp時，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。此時，氣體壓力p0與被測力Fi的關(guān)系為：可得：近似推出：即被測力Fi與p0成線性關(guān)系。1)力平衡法圖12-48(b)是氣壓式測力系統(tǒng)原理；當被902.力的測量方法2)測位移法在力作用下，彈性元件產(chǎn)生變形，測位移法通過測量未知力所引起的位移，從而間接地測得未知力值。3)利用某些物理效應測力物體在力作用下會產(chǎn)生某些物理效應，如應變效應，壓磁效應，壓電效應等，可以利用這些效應間接檢測力值。各種類型的測力計就是基于這些效應。2.力的測量方法2)測位移法在力作用下，彈性元件產(chǎn)生變形，測9112.4.1力的檢測3.測力計測力計通常將力轉(zhuǎn)換為正比于作用力大小的電信號，使用十分方便，因而在工程領(lǐng)域及其他各種場合應用最為廣泛。測力計種類繁多，依據(jù)不同的物理效應和檢測原理可分為電阻應變式、壓磁式、壓電式、振弦式等等。1)應變式測力計2)壓磁式測力計12.4.1力的檢測3.測力計測力計通常將力轉(zhuǎn)換為正比于92應變式測力計的工作原理與應變式壓力傳感器基本相同，它也是由彈性敏感元件和貼在其上的應變片組成。應變式測力計首先把被測力轉(zhuǎn)變成彈性元件的應變，再利用電阻應變效應測出應變，從而間接地測出力的大小。彈性元件的結(jié)構(gòu)形式有柱形、筒形、環(huán)形、梁形、輪輻形、S形等。圖12-49給出了常見的柱形、筒形、梁形彈性元件及應變片的貼片方式。圖12-49(a)為柱形彈性元件；圖12-49(b)為筒形彈性元件；圖12-49(c)為梁形彈性元件。1)應變式測力計應變式測力計的工作原理與應變式壓力傳感器基本相同，它也是由彈931)應變式測力計當被測力F沿柱體軸向作用在彈性體上時，其縱向應變和橫向應變分別為：式中，E—材料的彈性模量；S—柱體的截面積；μ—材料的泊松比。(1)柱形應變式測力計柱形彈性元件通常都做成圓柱形和方柱形，用于測量較大的力。最大量程可達10MN。在載荷較小時(1~100kN)，為便于粘貼應變片和減小由于載荷偏心或側(cè)向分力引起的彎曲影響，同時為了提高靈敏度，多采用空心柱體。四個應變片粘貼的位置和方向應保證其中兩片感受縱向應變，另外兩片感受橫向應變，如圖12-49(a)所示。1)應變式測力計當被測力F沿柱體軸向作用在彈性體上時，其縱向941)應變式測力計(2)輪輻式測力計圖12-50是較常用的輪輻式切應力測力計的結(jié)構(gòu)簡圖把應變片貼到與切應力成45o的位置上，使它感受的仍是拉伸和壓縮應變，但該應變不是由彎距產(chǎn)生的，而主要是由剪切力產(chǎn)生的，此即這類傳感器的基本工作原理。這類傳感器最突出的優(yōu)點是抗過載能力強，能承受幾倍于額定量程的過載。此外其抗偏心、抗側(cè)向力的能力也較強，精度在0.1％之內(nèi)。1)應變式測力計(2)輪輻式測力計圖12-50是較常用的輪95壓磁式測力計由壓磁元件、傳力機構(gòu)組成，如圖12-51(a)所示2)壓磁式測力計當鐵磁材料在受到外力拉、壓作用而在內(nèi)部產(chǎn)生應力時，其導磁率會隨應力的大小和方向而變化：受拉力時，沿力作用方向的導磁率增大，而在垂直于作用力的方向上導磁率略有減??；受壓力作用時則導磁率的變化正好相反。這種物理現(xiàn)象就是鐵磁材料的壓磁效應，可用于力的測量。壓磁式測力計由壓磁元件、傳力機構(gòu)組成，如圖12-51(a)所9612.4.2轉(zhuǎn)矩測量1.轉(zhuǎn)矩的基本概念1)轉(zhuǎn)矩的定義及單位

使機械元件轉(zhuǎn)動的力矩或力偶稱為轉(zhuǎn)動力矩，簡稱轉(zhuǎn)矩。機械元件在轉(zhuǎn)矩作用下都會產(chǎn)生一定程度的扭轉(zhuǎn)變形，故轉(zhuǎn)矩有時又稱為扭矩。力矩是由一個不通過旋轉(zhuǎn)中心的力對物體形成的，而力偶是一對大小相等、方向相反的平行力對物體的作用。所以轉(zhuǎn)矩等于力與力臂或力偶臂的乘積，在國際單位制(SI)中，轉(zhuǎn)矩的計量單位為牛頓·米(N·m)，工程技術(shù)中也曾用過公斤力·米等作為轉(zhuǎn)矩的計量單位。12.4.2轉(zhuǎn)矩測量1.轉(zhuǎn)矩的基本概念1)轉(zhuǎn)矩的定義及單位972)轉(zhuǎn)矩的類型1.轉(zhuǎn)矩的基本概念動態(tài)轉(zhuǎn)矩靜態(tài)轉(zhuǎn)矩3)轉(zhuǎn)矩的測量方法(1)平衡力法及平衡力類轉(zhuǎn)矩測量裝置(2)能量轉(zhuǎn)換法(3)傳遞法2)轉(zhuǎn)矩的類型1.轉(zhuǎn)矩的基本概念動態(tài)轉(zhuǎn)矩靜態(tài)轉(zhuǎn)矩3)轉(zhuǎn)矩的9812.4.2轉(zhuǎn)矩測量2.傳遞法轉(zhuǎn)矩測量1壓磁式轉(zhuǎn)矩測量2扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量3應變式轉(zhuǎn)矩測量12.4.2轉(zhuǎn)矩測量2.傳遞法轉(zhuǎn)矩測量1壓磁式轉(zhuǎn)矩測量2991)應變式轉(zhuǎn)矩測量轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)矩M的作用下，其橫截面上最大剪應力τmax與軸截面系數(shù)W和轉(zhuǎn)矩M之間的關(guān)系為：式中，D—軸的外徑；d—空心軸的內(nèi)徑。τmax無法用應變片來測量，但與轉(zhuǎn)軸中心線成±45夾角方向上的正負主應力σ1和σ3的數(shù)值等于τmax，即：1)應變式轉(zhuǎn)矩測量轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)矩M的作用下，其橫截面上最大剪應力100根據(jù)應力應變關(guān)系，應變?yōu)椋菏街?，E—材料的彈性模量；μ—材料的泊松比。這樣就可沿正負主應力σ1和σ3的方向貼應變片，測出應變即可知其軸上所受的轉(zhuǎn)矩M。1)應變式轉(zhuǎn)矩測量根據(jù)應力應變關(guān)系，應變?yōu)椋菏街校珽—材料的彈性模量；μ—材料101應變片可以直接貼在需要測量轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)軸上，也可以貼在一根特制的軸上制成應變式轉(zhuǎn)矩檢測裝置，用于各種需要測量轉(zhuǎn)矩的場合。如圖12-52所示，在沿軸向±45方向上分別粘貼有四個應變片，感受軸的最大正、負應變，將其組成全橋電路，則可輸出與轉(zhuǎn)矩M成正比的電壓信號。這種接法可以消除軸向力和彎曲力的干擾。1)應變式轉(zhuǎn)矩測量應變片可以直接貼在需要測量轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)軸上，也可以貼在一根特制的1022)壓磁式轉(zhuǎn)矩測量在鐵芯線圈A中通以50Hz的交流電，形成交變磁場。轉(zhuǎn)軸未受轉(zhuǎn)矩作用時，其各向磁阻相同，BB方向正好處于磁力線的等位中心線上，B上的繞組不會產(chǎn)生感應電勢。當轉(zhuǎn)軸受轉(zhuǎn)矩作用時，其表面上出現(xiàn)各向異性磁阻特性，磁力線將重新分布，而不再對稱，因此在鐵芯B的線圈上產(chǎn)生感應電勢。轉(zhuǎn)矩愈大，感應電勢愈大，在一定范圍內(nèi)，感應電勢與轉(zhuǎn)矩成線性關(guān)系，這樣就可通過測量感應電勢e來測定軸上轉(zhuǎn)矩的大小。2)壓磁式轉(zhuǎn)矩測量在鐵芯線圈A中通以50Hz的交流電，形成1033)扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量法是通過扭轉(zhuǎn)角來測量轉(zhuǎn)矩的。根據(jù)材料力學，在轉(zhuǎn)矩M作用下，轉(zhuǎn)軸上相距L的兩橫截面之間的相對扭轉(zhuǎn)角為：式中，G—軸的剪切彈性模量。當轉(zhuǎn)軸受轉(zhuǎn)矩作用時，其上兩截面間的相對扭轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)矩成比例，因此可以通過測量扭轉(zhuǎn)角來測量轉(zhuǎn)矩。根據(jù)這一原理，可以制成光電式、相位差式、振弦式等各種轉(zhuǎn)矩檢測裝置。3)扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量法是通過扭轉(zhuǎn)角來測量轉(zhuǎn)104⑴光電式轉(zhuǎn)矩檢測裝置⑵相位差式轉(zhuǎn)矩檢測裝置這是一種非接觸測量方法，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便可靠，且測量精度不受轉(zhuǎn)速變化的影響。與光電式轉(zhuǎn)矩檢測裝置一樣，相位差式轉(zhuǎn)矩檢測裝置也是非接觸測量，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，對環(huán)境條件要求不高，精度一般可達0.2％。3)扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量⑴光電式轉(zhuǎn)矩檢測裝置⑵相位差式轉(zhuǎn)矩檢測裝置這是一種非接觸測量105擴展閱讀轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器（歐瑞特科技）應用范圍：

ORT系列扭矩傳感器是一種測量各種扭矩、轉(zhuǎn)速及機械功率的精密測量儀器。應用范圍十分廣泛，主要用于：1、電動機、發(fā)動機、內(nèi)燃機等旋轉(zhuǎn)動力設備輸出扭矩及功率的檢測；2、風機、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測；3、鐵路機車、汽車、拖拉機、飛機、船舶、礦山機械中的扭矩及功率的檢測；4、可用于污水處理系統(tǒng)中的扭矩及功率的檢測；5、可用于制造粘度計；6、可用于過程工業(yè)和流程工業(yè)中。擴展閱讀轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器（歐瑞特科技）應用范圍：1061、信號輸出可任意選擇波形─方波或脈沖波。2、檢測精度高、穩(wěn)定性好、抗干擾性強。3、不需反復調(diào)零即可；連續(xù)測量正反扭矩。4、即可測量靜止扭矩，也可測量動態(tài)扭矩。5、體積小、重傳感器可脫離二次儀表獨立使用，只要按插座針號提供＋15V，-15V（200mA）的電源，即可輸出阻抗與扭矩成正比的等方波或脈沖波頻率信號。量輕、易于安裝。6、測量范圍：5Nm—10000Nm可選，非標準可定制。產(chǎn)品特點：擴展閱讀產(chǎn)品特點：擴展閱讀10712.1位移檢測

12.2速度檢測12.3加速度檢測

12.4力和轉(zhuǎn)矩檢測12.5機械振動測量12.6噪聲檢測

機械量檢測技術(shù)課件10812.5.1機械振動測量概述物體或物體的一部分沿直線或曲線在平衡位置附近所作的周期性的往復運動。

機械振動振動測試的目的

1.檢查機器運轉(zhuǎn)時的振動特性，以檢驗產(chǎn)品質(zhì)量；2.測定機械系統(tǒng)的動態(tài)響應特性，以便確定機器設備承受振動和沖擊的能力，并為產(chǎn)品的改進設計提供依據(jù)；3.分析振動產(chǎn)生的原因，尋找振源，以便有效地采取減振和隔振措施；4.對運動中的機器進行故障監(jiān)控，以避免重大事故。測量的兩種方式

12.5.1機械振動測量概述物體或物體的一部分沿直線或曲線在10912.5.2振動的基本知識1.振動信號分類分

類名

稱主要特征與說明按系統(tǒng)的自

由度分單自由度系統(tǒng)振動用一個獨立變量就能表示系統(tǒng)振動多自由度系統(tǒng)振動須用多個獨立變量表示系統(tǒng)振動連續(xù)彈性體振動須用無限多個獨立變量表示系統(tǒng)振動按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的特性分線性振動可以用常系數(shù)線性微分方程來描述，系統(tǒng)的慣性力、阻尼力和彈性力分別與振動加速度、速度和位移成正比非線性振動要用非線性微分方程來描述，即微分方程中出現(xiàn)非線性項12.5.2振動的基本知識1.振動信號分類分

類名

110分

類名

稱主要特征與說明按振動產(chǎn)生

的原因分

自由振動系統(tǒng)受初始干擾或外部激振力取消后，系統(tǒng)本身由彈性恢復力和慣性力來維持的振動。當系統(tǒng)無阻尼時，振動頻率為系統(tǒng)的固有頻率；當系統(tǒng)存在阻尼時，其振動幅度將逐漸減弱受迫振動由于外界持續(xù)干擾引起和維持的振動，此時系統(tǒng)的振動頻率為激振頻率自激振動系統(tǒng)在輸入和輸出之間具有反饋特性時，在一定條件下，沒有外部激振力而由系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力激發(fā)和維持的一種穩(wěn)定的周期性振動，其振動頻率接近于系統(tǒng)的固有頻率按振動的規(guī)

律分簡諧振動振動量為時間的正弦或余弦函數(shù)，為最簡單、最基本的機械振動形式。其他復雜的振動都可以看成許多或無窮個簡諧振動的合成周期振動振動量為時間的周期性函數(shù)，可展開為一系列的簡諧振動的疊加瞬態(tài)振動振動量為時間的非周期函數(shù)，一般在較短的時間內(nèi)存在隨機振動振動量不是時間的確定函數(shù)，只能用概率統(tǒng)計的方法來研究分

類名

稱主要特征與說明按振動產(chǎn)生

的原因分1112.振動測試的基本參數(shù)振動三要素

幅值

頻率

相位

簡諧振動

y(t)=Asin(ωt+φ)

合理選擇測量參數(shù)

12.5.2振動的基本知識2.振動測試的基本參數(shù)振動三要素幅值頻率相位簡諧振1123.單自由度系統(tǒng)的受迫振動

12.5.2振動的基本知識單自由度線性系統(tǒng)是最基本的振動模型，它僅用一個位移坐標（即一個自由度）來描述系統(tǒng)的運動，因此系統(tǒng)可由質(zhì)量塊、彈簧和阻尼器組成。為正確理解和掌握振動測試傳感器的工作原理，討論單自由度系統(tǒng)在兩種不同激勵下的響應。3.單自由度系統(tǒng)的受迫振動12.5.2振動的基本知識單自由113⑴質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動如圖12-56所示

質(zhì)量塊m的運動微分方程為：

頻率響應H(ω)為：12.5.2振動的基本知識⑴質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的受迫振動如圖12-56所示質(zhì)量塊m的運動114幅頻特性A(ω)和相頻特性(ω)分別為：通常把振動幅頻特性曲線A(ω)上幅值最大處的頻率ωr稱為位移共振頻率，可求得位移共振頻率：12.5.2振動的基本知識幅頻特性A(ω)和相頻特性(ω)分別為：通常把振動幅頻特115⑵由基礎(chǔ)運動產(chǎn)生的受迫振動慣性式拾振器的力學模型如圖12-57質(zhì)量塊m的運動方程為：令y(t)=x(t)-z(t)，為質(zhì)量塊m

對基礎(chǔ)的相對位移，則

12.5.2振動的基本知識⑵由基礎(chǔ)運動產(chǎn)生的受迫振動慣性式拾振器的力學模型如圖12-5116系統(tǒng)頻率響應函數(shù)H(ω)、幅頻特性A(ω)、相頻特性φ(ω)分別為：

12.5.2振動的基本知識系統(tǒng)頻率響應函數(shù)H(ω)、幅頻特性A(ω)、相頻特性φ(ω117基礎(chǔ)激振時質(zhì)量塊相對基礎(chǔ)位移的幅頻和相頻特性曲線如圖12-5812.5.2振動的基本知識基礎(chǔ)激振時質(zhì)量塊相對基礎(chǔ)位移的幅頻和相頻特性曲線如圖12-51184.機械阻抗的概念機械阻抗是在機械結(jié)構(gòu)的動力分析中被廣泛應用的一種理論分析與試驗測試相結(jié)合的動態(tài)分析方法。

機械阻抗與機械導納的一般定義為：

（Z）=

(M)==

12.5.2振動的基本知識4.機械阻抗的概念機械阻抗是在機械結(jié)構(gòu)的動力分析中被廣泛11912.5.3振動測量系統(tǒng)1.振動測量方法名稱原理優(yōu)缺點及應用電測法將被測對象的振動量轉(zhuǎn)換成電量，然后用電量測試儀器進行測量靈敏度高，頻率范圍及動態(tài)、線性范圍寬，便于分析和遙測，但易受電磁場干擾。是目前最廣泛采用的方法機械法利用杠桿原理將振動量放大后直接記錄下來抗干擾能力強，頻率范圍及動態(tài)、線性范圍窄、測試時會給工件加上一定的負荷，影響測試結(jié)果，用于低頻大振幅振動及扭振的測量光學法利用光杠桿原理、讀數(shù)顯微鏡、光波干涉原理，激光多普勒效應等進行測量不受電磁場干擾，測量精度高，適于對質(zhì)量小及不易安裝傳感器的試件作非接觸測量。在精密測量和傳感器、測振儀標定中用得較多12.5.3振動測量系統(tǒng)1.振動測量方法名稱原理優(yōu)缺點及1202.電測法振動測量系統(tǒng)電測法測振系統(tǒng)的一般組成框圖如圖12-59所示12.5.3振動測量系統(tǒng)2.電測法振動測量系統(tǒng)電測法測振系統(tǒng)的一般組成框圖如圖121213.測振傳感器⑴測振傳感器的類型12.5.3振動測量系統(tǒng)拾振器按振動測量方法的力學原理可分為慣性式(絕對式)和相對式拾振器；按照測量時拾振器是否和被測物體接觸可分為接觸式和非接觸式拾振器；按工作原理分，則有壓電式、磁電式、電動式、電容式、電感式、電渦流式、電阻式和光電式等等。

3.測振傳感器⑴測振傳感器的類型12.5.3振動測量系統(tǒng)拾122⑵選擇測振傳感器的原則選擇測振傳感器類型時，主要需考慮被測量的參數(shù)(位移、速度或加速度)、測量的頻率范圍、量程及分辨率、使用環(huán)境和相移等問題，并結(jié)合各類測振傳感器的性能特點綜合進行選擇。①選擇適當?shù)臏y量參數(shù)②選擇適當?shù)臏y振傳感器類型12.5.3振動測量系統(tǒng)⑵選擇測振傳感器的原則選擇測振傳感器類型時，主要需考慮被測量1234.振動的激勵激振就是使用激振器對試件施加某種預定要求的激振力，使試件受到按預定要求、可控的振動，以便測定對象的動態(tài)特性參量，評定抗振能力，檢驗產(chǎn)品性能、壽命情況以及進行拾振器及測振系統(tǒng)的校準。⑴激振方法正弦激振隨機激振瞬態(tài)激振⑵激振器電動式電磁式電液式12.5.3振動測量系統(tǒng)4.振動的激勵激振就是使用激振器對試件施加某種預定要求的激124名稱工作原理適用范圍及優(yōu)缺點永磁式電動激振器裝置于永磁體磁場中的驅(qū)動線圈與支承部件固聯(lián)，線圈通電產(chǎn)生電動力驅(qū)動固聯(lián)于支承部件的試件產(chǎn)生周期性正弦波振動頻率范圍寬，振動波形好，操作調(diào)節(jié)方便勵磁式電動振動臺利用直流勵磁線圈來形成磁場，將置于磁場氣隙中的線圈與振動臺體相連，線圈通電產(chǎn)生電動力使振動臺體作機械振動頻率范圍寬、激振力大、振動波形好，設備結(jié)構(gòu)較復雜電磁式激振器交變電流通至電磁鐵的激振線圈，產(chǎn)生周期性的交變吸力，作為激振力用于非接觸激振，頻率范圍寬、設備簡單，振動波形差，激振力難控制電液式激振器用小型電動式激振器帶動液壓伺服油閥以控制油缸，油缸驅(qū)動臺面產(chǎn)生周期性正弦波振動激振力大，頻率較低，臺面負載大，易于自控和多臺激振，設備復雜常用的激振設備

名稱工作原理適用范圍及優(yōu)缺點永磁式電裝置于永磁體1255.振動分析儀器⑴測振儀⑵頻率分析儀⑶FFT分析儀⑷虛擬頻譜分析儀12.5.3振動測量系統(tǒng)5.振動分析儀器⑴測振儀⑵頻率分析儀⑶FFT分析儀⑷虛擬頻12612.5.4振動參量的測量1.振幅的測量峰值是從振動波形的基線位置到波峰的距離，峰峰值是正峰值到負峰值之間的距離。

有效值平均絕對值峰值、有效值和平均絕對值之間的關(guān)系為

12.5.4振動參量的測量1.振幅的測量峰值是從振動波形的1272.諧振動頻率的測量12.5.4振動參量的測量直接法

比較法

將拾振器的輸出信號送到各種