參數(shù)檢測(cè)技術(shù)課件

參數(shù)檢測(cè)技術(shù)

機(jī)械量檢測(cè)技術(shù)

溫度測(cè)量技術(shù)

振動(dòng)測(cè)試技術(shù)2023/8/71參數(shù)檢測(cè)技術(shù)機(jī)械量檢測(cè)技術(shù)2023/8/11機(jī)械量檢測(cè)技術(shù)Mechanicalquantitymeasurement2023/8/72機(jī)械量檢測(cè)技術(shù)Mechanicalquantitymea機(jī)械量檢測(cè)技術(shù)

位移檢測(cè)

速度、加速度檢測(cè)

力、重量和質(zhì)量的檢測(cè)

轉(zhuǎn)矩測(cè)量2023/8/73機(jī)械量檢測(cè)技術(shù)位移檢測(cè)2023/8/13位移檢測(cè)包括：直線位移檢測(cè)和角位移檢測(cè)兩種。常用的檢測(cè)方法：積分法、相關(guān)測(cè)距法、回波法、線位移和角位移相互轉(zhuǎn)換法、位移傳感器法。根據(jù)傳感器輸出信號(hào)：模擬式位移傳感器：電容式位移檢測(cè)、電感式位移檢測(cè)、差動(dòng)變壓器式位移檢測(cè)、光纖位移檢測(cè)。數(shù)字式位移傳感器：利用柵格編碼器將長(zhǎng)度或角度的變化直接轉(zhuǎn)換成脈沖個(gè)數(shù)或二進(jìn)制符號(hào)的方法。包括光電碼盤、感應(yīng)同步器和光柵標(biāo)尺、容柵標(biāo)尺和磁柵標(biāo)尺等多種方式。位移檢測(cè)2023/8/74位移檢測(cè)包括：直線位移檢測(cè)和角位移檢測(cè)兩種。位移檢測(cè)2023模擬式位移檢測(cè)模擬式位移檢測(cè)是指將位移量轉(zhuǎn)換為模擬量的檢測(cè)方法。常用的有滑線電阻式位移檢測(cè)、電容式位移檢測(cè)、電感式位移檢測(cè)、差動(dòng)變壓器式位移檢測(cè)和光纖位移檢測(cè)等幾種。電感式位移計(jì)位移檢測(cè)差動(dòng)變壓器位移計(jì)2023/8/75模擬式位移檢測(cè)位移檢測(cè)差動(dòng)變壓器位移計(jì)2023/8/15數(shù)字式位移檢測(cè)數(shù)字式位移檢測(cè)是利用柵格編碼器將長(zhǎng)度或角度的變化直接轉(zhuǎn)換成脈沖個(gè)數(shù)或二進(jìn)制符號(hào)的方法。包括光柵標(biāo)尺、容柵標(biāo)尺、磁柵標(biāo)尺和光電脈沖式位移傳感器等多種方式。光電脈沖式位移傳感器位移檢測(cè)2023/8/76數(shù)字式位移檢測(cè)位移檢測(cè)2023/8/16速度檢測(cè)分為線速度檢測(cè)和角速度檢測(cè)。常用的檢測(cè)方法：微積分法、線速度和角速度相互轉(zhuǎn)換測(cè)速法、速度傳感器法、時(shí)間、位移計(jì)算測(cè)速法。加速度檢測(cè)是基于檢測(cè)質(zhì)量塊敏感加速度產(chǎn)生慣性力的測(cè)量。速度、加速度檢測(cè)2023/8/77速度檢測(cè)分為線速度檢測(cè)和角速度檢測(cè)。速度、加速度檢測(cè)2023加速度傳感器主要采用加速度傳感器，并配用適當(dāng)?shù)臋z測(cè)電路。磁電感應(yīng)式速度測(cè)量速度、加速度檢測(cè)電磁脈沖式轉(zhuǎn)速計(jì)

微機(jī)電系統(tǒng)加速度計(jì)

2023/8/78加速度傳感器主要采用加速度傳感器，并配用適當(dāng)?shù)臋z測(cè)電路。速度按照力產(chǎn)生的原因不同，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。按力對(duì)時(shí)間的變化性質(zhì)可分為靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力兩大類。靜態(tài)力是指不變的力或變化很緩慢的力；動(dòng)態(tài)力是指隨時(shí)間變化顯著的力，如沖擊力、交變力或隨機(jī)變化的力等。力的測(cè)量方法利用力的動(dòng)力效應(yīng)（將使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或動(dòng)量改變，使物體產(chǎn)生加速度）和力的靜力效應(yīng)（使物體產(chǎn)生應(yīng)力，發(fā)生變形），力的測(cè)量方法可歸納為力平衡法、測(cè)位移法和利用物理效應(yīng)測(cè)力等。力、重量和質(zhì)量的檢測(cè)2023/8/79按照力產(chǎn)生的原因不同，可以把力分為重力、彈性力、慣性力、膨脹力的測(cè)量方法力平衡法力平衡式測(cè)量法是基于比較測(cè)量的原理，用一個(gè)已知力來平衡待測(cè)的未知力，從而得出待測(cè)力的值。平衡力可以是已知質(zhì)量的重力、電磁力或氣動(dòng)力等。力、重量和質(zhì)量的檢測(cè)托盤被測(cè)物刻度板彈簧k阻尼cyx圖5.12

重力平衡式測(cè)力法機(jī)械式力平衡裝置磁電式力平衡裝置(b)機(jī)械杠桿(a)

天平00未知力GGFiFgFiab圖5.14

電磁式力平衡測(cè)力系統(tǒng)NS磁鐵標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量m線圈光電管放大器RU0Fi液壓和氣壓式測(cè)力系統(tǒng)2023/8/710力的測(cè)量方法力、重量和質(zhì)量的檢測(cè)托盤被測(cè)物刻度板彈簧k阻尼c力的測(cè)量方法測(cè)位移法在力作用下，彈性元件會(huì)產(chǎn)生變形。測(cè)位移法就是通過測(cè)量未知力所引起的位移（線位移或角位移），從而間接地測(cè)得未知力值。力、重量和質(zhì)量的檢測(cè)支架極板彈性體絕緣材料Fi圖5.16電容式測(cè)力裝置彈簧線圈Fi（a）（b）鐵心Fi變形部線圈下部上部圖5.17

差動(dòng)變壓器式測(cè)力裝置2023/8/711力的測(cè)量方法力、重量和質(zhì)量的檢測(cè)支架極板彈性體絕緣材料Fi圖力的測(cè)量方法利用某些物理效應(yīng)測(cè)力

物體在力作用下會(huì)產(chǎn)生某些物理效應(yīng)，如應(yīng)變效應(yīng)、壓磁效應(yīng)、壓電效應(yīng)等可以利用這些效應(yīng)間接檢測(cè)力值。力、重量和質(zhì)量的檢測(cè)電子皮帶秤

電子皮帶秤是一種能連續(xù)稱量散裝顆粒物料重量的裝置，它不但可以對(duì)某一瞬間在輸送帶上的輸送物料重量進(jìn)行稱重，而且還可以在某段時(shí)間內(nèi)對(duì)輸送的物料總重進(jìn)行稱重。2023/8/712力的測(cè)量方法力、重量和質(zhì)量的檢測(cè)電子皮帶秤2023/8/1轉(zhuǎn)矩可分為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩是指不隨時(shí)間變化或變化很小、很緩慢的轉(zhuǎn)矩，包括靜止轉(zhuǎn)矩、恒定轉(zhuǎn)矩、緩變轉(zhuǎn)矩和微脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩。動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩是指隨時(shí)間變化很大的轉(zhuǎn)矩，包括振動(dòng)轉(zhuǎn)矩、過度轉(zhuǎn)矩和隨機(jī)轉(zhuǎn)矩三種。根據(jù)轉(zhuǎn)矩的不同情況，可以采取不同的轉(zhuǎn)矩測(cè)量方法。轉(zhuǎn)矩的測(cè)量2023/8/713轉(zhuǎn)矩可分為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩的測(cè)量2023/8/113轉(zhuǎn)矩的測(cè)量方法轉(zhuǎn)矩的測(cè)量方法可以分為平衡力法、能量轉(zhuǎn)換法和傳遞法。其中傳遞法涉及的轉(zhuǎn)矩測(cè)量?jī)x器種類最多，應(yīng)用也最廣泛。平衡力法及平衡力類轉(zhuǎn)矩測(cè)量裝置轉(zhuǎn)矩的測(cè)量通過測(cè)量機(jī)體上的平衡力矩(實(shí)際上是測(cè)量力和力臂)來確定動(dòng)力機(jī)械主軸上工作轉(zhuǎn)矩的方法稱為平衡力法。平衡力法直接從機(jī)體上測(cè)轉(zhuǎn)矩，不存在從旋轉(zhuǎn)件到靜止件的轉(zhuǎn)矩傳遞問題。但它適合測(cè)量勻速工作情況下的轉(zhuǎn)矩，不能測(cè)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。能量轉(zhuǎn)換法依據(jù)能量守恒定律，通過測(cè)量其他形式能量如電能、熱能參數(shù)來測(cè)量旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)械能，進(jìn)而求得轉(zhuǎn)矩的方法即能量轉(zhuǎn)換法。從方法上講，能量轉(zhuǎn)換法就是對(duì)功率和轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量的方法。2023/8/714轉(zhuǎn)矩的測(cè)量方法轉(zhuǎn)矩的測(cè)量通過測(cè)量機(jī)體上的平衡力矩(實(shí)際上是測(cè)轉(zhuǎn)矩的測(cè)量方法傳遞法轉(zhuǎn)矩的測(cè)量傳遞法是指利用彈性元件在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)物理參數(shù)的變化與轉(zhuǎn)矩的對(duì)應(yīng)關(guān)系來測(cè)量轉(zhuǎn)矩的一類方法。常用彈性元件為扭軸，故傳遞法又稱為扭軸法。傳遞法轉(zhuǎn)矩測(cè)量應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩測(cè)量

壓磁式轉(zhuǎn)矩傳感器

扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測(cè)量

光電式轉(zhuǎn)矩傳感器

相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器

振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器

受扭軸振弦測(cè)量環(huán)l圖5.23

振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器2023/8/715轉(zhuǎn)矩的測(cè)量方法轉(zhuǎn)矩的測(cè)量傳遞法是指利用彈性元件在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)物溫度測(cè)量技術(shù)Temperaturemeasurementtechnology2023/8/716溫度測(cè)量技術(shù)Temperaturemeasurement溫度測(cè)量技術(shù)

溫標(biāo)與標(biāo)定

測(cè)溫法分類及其特點(diǎn)

熱阻式測(cè)溫方法

熱電式測(cè)溫方法

集成溫度傳感器AD590

熱輻射測(cè)溫2023/8/717溫度測(cè)量技術(shù)溫標(biāo)與標(biāo)定2023/8/117溫度是反映物體的冷熱程度的物理量。溫度的測(cè)量只能利用一些物質(zhì)的某些物性(如尺寸、密度、硬度、彈性模量、輻射強(qiáng)度等)隨溫度變化的規(guī)律，通過這些量來對(duì)溫度進(jìn)行間接測(cè)量。為了保證溫度量值的準(zhǔn)確并利于傳遞，需要建立一個(gè)衡量溫度的同一尺度，即溫標(biāo)。溫標(biāo)——衡量溫度的標(biāo)尺。是溫度數(shù)值化的標(biāo)尺，它給出了溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法，并明確了溫度的測(cè)量單位和溫度起點(diǎn)。溫標(biāo)與標(biāo)定2023/8/718溫度是反映物體的冷熱程度的物理量。溫標(biāo)與標(biāo)定2023/8/1經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)根據(jù)某些物質(zhì)的體積膨脹與溫度的關(guān)系，用實(shí)驗(yàn)方法或經(jīng)驗(yàn)公式所確定的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)。華氏溫標(biāo)德國(guó)人法勒海特(Fahrenheit)在1714年以水銀為測(cè)溫介質(zhì)，制成玻璃水銀溫度計(jì)，選取氯化銨和冰水混合物的溫度作為溫度計(jì)的零攝氏度，人體溫度為溫度計(jì)的100度，把水銀溫度計(jì)從0度到100度按水銀的體積膨脹距離分成100份，每一份為1華氏度，記作“1℉”。按照華氏溫標(biāo)，水的冰點(diǎn)為32℉，沸點(diǎn)為212℉。攝氏溫標(biāo)1740年瑞典人攝氏(Celsius)提出在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把水的冰點(diǎn)規(guī)定為0度，水的沸點(diǎn)規(guī)定為100度。根據(jù)水這兩個(gè)固定溫度點(diǎn)來對(duì)玻璃水銀溫度計(jì)進(jìn)行分度，平均分成100等份，每一份為1攝氏度，記作1℃。攝氏溫度t和華氏溫度T的關(guān)系為：溫標(biāo)與標(biāo)定2023/8/719經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)溫標(biāo)與標(biāo)定2023/8/119經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)溫標(biāo)與標(biāo)定除華氏溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)外，還有一些類似經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)，如列氏溫標(biāo)、蘭氏溫標(biāo)等。經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)均依賴于其規(guī)定的測(cè)量物質(zhì)，測(cè)溫范圍也不能超過其上、下限(如攝氏溫標(biāo)為0℃、100℃)，超過了這個(gè)溫區(qū)，攝氏溫標(biāo)將不能進(jìn)行溫度標(biāo)定。熱力學(xué)溫標(biāo)1848年由開爾文(Kelvin)提出的以卡諾循環(huán)(CarnotCycle)為基礎(chǔ)建立的熱力學(xué)溫標(biāo)，把理想氣體壓力為零時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度——絕對(duì)零度(在實(shí)驗(yàn)中無法達(dá)到的理論溫度，低于0K的溫度不可能存在)與水的三相點(diǎn)溫度分成273.16份，每份為1K(Kelvin)。熱力學(xué)溫度的單位為“K”。是一種理想而不能真正實(shí)現(xiàn)的理論溫標(biāo)，它是國(guó)際單位制中七個(gè)基本量單位之一。2023/8/720經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)溫標(biāo)與標(biāo)定除華氏溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)外，還有一些類似經(jīng)驗(yàn)溫溫標(biāo)與標(biāo)定絕對(duì)氣體溫標(biāo)從理想氣體狀態(tài)方程入手，復(fù)現(xiàn)的熱力學(xué)溫標(biāo)叫絕對(duì)氣體溫標(biāo)。當(dāng)氣體的而體積為恒定(定容)時(shí)，其壓強(qiáng)就是溫度的單值函數(shù)，即有：這種比值關(guān)系與開爾文給出的熱力學(xué)溫標(biāo)的比值關(guān)系完全類似。因此若選用同一固定點(diǎn)(水的三相點(diǎn))作參考點(diǎn)，兩種溫標(biāo)在數(shù)值上就完全相同。理想氣體僅是一種數(shù)學(xué)模型，實(shí)際上并不存在，故只能用真實(shí)氣體來制作氣體溫度計(jì)。因此，直接用氣體溫度計(jì)來統(tǒng)一國(guó)際溫標(biāo)，不僅技術(shù)上難度很大，很復(fù)雜，而且操作非常復(fù)雜，困難。于是，出現(xiàn)了協(xié)議性的國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)和國(guó)際溫標(biāo)經(jīng)國(guó)際協(xié)議產(chǎn)生的國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)的指導(dǎo)思想是要盡可能地接近熱力學(xué)溫標(biāo)，1989年7月第77屆國(guó)際計(jì)量委員會(huì)批準(zhǔn)建立了新的國(guó)際溫標(biāo)，簡(jiǎn)稱ITS-90。為和IPTS-68溫標(biāo)相區(qū)別，用表示ITS-90溫標(biāo)。我國(guó)從1994年開始全面推行ITS-90新溫標(biāo)。2023/8/721溫標(biāo)與標(biāo)定絕對(duì)氣體溫標(biāo)這種比值關(guān)系與開爾文給出的熱力學(xué)溫標(biāo)的溫標(biāo)與標(biāo)定標(biāo)定對(duì)溫度計(jì)的標(biāo)定，有標(biāo)準(zhǔn)值法和標(biāo)準(zhǔn)表法兩種方法。標(biāo)準(zhǔn)值法就是用適當(dāng)?shù)姆椒ń⑵鹨幌盗袊?guó)際溫標(biāo)定義的固定溫度點(diǎn)(恒溫)作標(biāo)準(zhǔn)值，把被標(biāo)定溫度計(jì)(或傳感器)依次置于這些標(biāo)準(zhǔn)溫度值之下，記錄下溫度計(jì)的相應(yīng)示值(或傳感器的輸出)，并利用國(guó)際溫標(biāo)規(guī)定的內(nèi)插公式對(duì)溫度計(jì)(傳感器)的分度進(jìn)行對(duì)比記錄，從而完成對(duì)溫度計(jì)的標(biāo)定。標(biāo)定后的溫度計(jì)可作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)使用。標(biāo)準(zhǔn)表法是把被標(biāo)定溫度計(jì)(傳感器)與已被標(biāo)定好的更高一級(jí)精度的溫度計(jì)(傳感器)，緊靠在一起，共同置于可調(diào)節(jié)的恒溫槽中，分別把槽溫調(diào)節(jié)到所選擇的若干溫度點(diǎn)，比較和記錄兩者的讀數(shù)，獲得一系列對(duì)應(yīng)差值，經(jīng)多次升溫、降溫，重復(fù)測(cè)試，若這些差值穩(wěn)定，即可把記錄下的這些差值作為被標(biāo)定溫度計(jì)的修正量，完成對(duì)被標(biāo)定溫度計(jì)的標(biāo)定。2023/8/722溫標(biāo)與標(biāo)定標(biāo)定2023/8/122測(cè)溫法分類及其特點(diǎn)按測(cè)量體與被測(cè)介質(zhì)接觸與否來分，有接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫兩大類。接觸式測(cè)溫是基于熱平衡原理，溫度敏感元件與被測(cè)對(duì)象接觸，依靠傳熱和對(duì)流進(jìn)行熱交換，當(dāng)傳熱量為零，二者溫度相等。根據(jù)測(cè)溫轉(zhuǎn)換的原理，接觸式測(cè)溫可分為膨脹式、熱阻式、熱電式等多種形式。如水銀溫度計(jì)、熱電偶溫度計(jì)等。非接觸式測(cè)溫時(shí)溫度敏感元件不與被測(cè)對(duì)象接觸，而是通過熱輻射進(jìn)行熱交換，或者是溫度敏感元件接收被測(cè)對(duì)象的部分熱輻射能，由熱輻射能的大小推出被測(cè)對(duì)象的溫度，如輻射測(cè)溫；或是利用敏感元件感受溫度使其參數(shù)發(fā)生變化，通過非接觸的場(chǎng)的耦合進(jìn)行檢測(cè)，如電渦流式測(cè)溫。2023/8/723測(cè)溫法分類及其特點(diǎn)按測(cè)量體與被測(cè)介質(zhì)接觸與否來分，有接觸式測(cè)測(cè)溫法分類及其特點(diǎn)熱膨脹式測(cè)溫方法：膨脹式測(cè)溫是基于物體受熱時(shí)產(chǎn)生膨脹的原理，分為液體膨脹式和固體膨脹式兩類。膨脹式溫度計(jì)按膨脹基體可分為液體膨脹式玻璃溫度計(jì)、液體或氣體膨脹式壓力溫度計(jì)及固體膨脹式雙金屬溫度計(jì)。玻璃溫度計(jì)玻璃溫度計(jì)按使用方式又可分為全浸式和局浸式兩大類。壓力溫度計(jì)壓力溫度計(jì)是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸汽在體積不變的條件下，其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理來實(shí)現(xiàn)測(cè)溫功能。2023/8/724測(cè)溫法分類及其特點(diǎn)熱膨脹式測(cè)溫方法：壓力溫度計(jì)2023/8/測(cè)溫法分類及其特點(diǎn)熱膨脹式測(cè)溫方法雙金屬溫度計(jì)基于固體受熱膨脹原理，通常是把兩片線膨脹系數(shù)相對(duì)差異很大的金屬片疊焊在一起，構(gòu)成雙金屬感溫元件。當(dāng)溫度變化時(shí)，因雙金屬片的兩個(gè)不同材料的線膨脹系數(shù)相對(duì)差異很大而產(chǎn)生不同的膨脹和收縮，導(dǎo)致雙金屬片產(chǎn)生彎曲變形。雙金屬溫度計(jì)的感溫雙金屬元件的形狀有平面螺旋型和直線螺旋型兩大類。2023/8/725測(cè)溫法分類及其特點(diǎn)熱膨脹式測(cè)溫方法雙金屬溫度計(jì)2023/8/熱阻式測(cè)溫方法熱阻式測(cè)溫是根據(jù)金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)，將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，從而達(dá)到測(cè)溫的目的。常用的熱電阻主要有鉑電阻、銅電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻。熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻主要由感溫元件（電阻體）、內(nèi)引線、保護(hù)管三部分構(gòu)成。安裝固定件電阻體絕緣套筒不銹鋼套管引線口接線盒圖5.26

工業(yè)熱電阻的基本結(jié)構(gòu)2023/8/726熱阻式測(cè)溫方法熱阻式測(cè)溫是根據(jù)金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻元件的種類：熱電阻傳感器的類型：普通型、鎧裝型、小型、薄膜型、防爆型等。熱電阻的引線形式內(nèi)引線是熱電阻出廠時(shí)自身具備的引線，其功能是使感溫元件能與外部測(cè)量及控制裝置相連接。熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種。二線制：tR1R2R3RtEout(a)二線制三線制：tR1R2R3RtEout(b)三線制四線制：tiRtEout恒流源(c)四線制熱阻式測(cè)溫方法2023/8/727熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻傳感器的類型：普通型、鎧裝型、小型、薄膜型熱電阻的應(yīng)用熱電阻以其測(cè)溫范圍廣、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用，用于工業(yè)溫度參數(shù)的測(cè)控，以及可轉(zhuǎn)換成溫度測(cè)量的其他物理量的測(cè)量，如流體流量檢測(cè)、氣體成分分析等。熱敏電阻流量檢測(cè)熱敏電阻氣體成分分析“電子干濕式”濕度傳感器熱阻式測(cè)溫方法2023/8/728熱電阻的應(yīng)用熱敏電阻氣體成分分析“電子干濕式”濕度傳感器熱阻熱電式測(cè)溫方法熱電偶測(cè)溫是基于熱電效應(yīng)的原理。熱電偶的分類及特性國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）推薦的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶為八種。其中分度號(hào)為S、R、B的三種熱電偶均由鉑和鉑銠合金制成，屬于貴金屬熱電偶。分度號(hào)分別為K、N、T、E、J的五種熱電偶，是由鎳、鉻、硅、銅、鋁、錳、鎂、鈷等金屬的合金制成，屬賤金屬熱電偶。這八種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電極材料、最大測(cè)溫范圍、適用氣氛等可查閱有關(guān)ITS—1990國(guó)際溫標(biāo)手冊(cè)。常用熱電偶的熱電特性均有分度表可查。溫度與熱電勢(shì)之間的關(guān)系也可以用函數(shù)式來表示，稱為參考函數(shù)。ITS—1990給出了新的熱電偶分度表和參考函數(shù)，它們是熱電偶測(cè)溫的依據(jù)。2023/8/729熱電式測(cè)溫方法熱電偶測(cè)溫是基于熱電效應(yīng)的原理。熱電偶的分類及熱電式測(cè)溫方法熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的基本結(jié)構(gòu)：熱電偶的結(jié)構(gòu)分為普通工業(yè)用熱電偶和鎧裝熱電偶兩種。安裝固定件電偶絲絕緣套筒不銹鋼套管引線口接線盒熱端2023/8/730熱電式測(cè)溫方法熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的結(jié)構(gòu)分為普通工業(yè)用熱電偶和熱電式測(cè)溫方法熱電偶溫度測(cè)量補(bǔ)償導(dǎo)線在一定溫度范圍內(nèi)，與配用熱電偶的熱電熱性相同的一對(duì)帶有絕緣層的導(dǎo)線稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。其作用是將熱電偶的參比端延伸到遠(yuǎn)離熱源或環(huán)境溫度較恒定的地方，以保證冷端溫度恒定。原理：由連接導(dǎo)體定律可知：可見，適當(dāng)選取A、、B、使得：由中間溫度定律，上式即為：可見，通過連接補(bǔ)償導(dǎo)線，可使中間溫度的影響消除掉。2023/8/731熱電式測(cè)溫方法熱電偶溫度測(cè)量由連接導(dǎo)體定律可知：可見，適當(dāng)選熱電式測(cè)溫方法熱電偶溫度測(cè)量參比端處理熱電偶分度表都是以熱電偶參比端為0℃條件下制作的。在實(shí)驗(yàn)室條件下可采取諸如在保溫瓶?jī)?nèi)盛滿冰水混合物(最好用蒸餾水及用蒸餾水制成的冰)。在工業(yè)測(cè)溫現(xiàn)場(chǎng)一般不能使參比端保持0℃，隨著計(jì)算機(jī)尤其是微處理器和單片機(jī)推廣普及，智能化測(cè)溫儀普遍采用以軟件為主的補(bǔ)償方式。2023/8/732熱電式測(cè)溫方法熱電偶溫度測(cè)量2023/8/132集成溫度傳感器AD590集成溫度傳感器是一種把溫敏元件、偏置電路、放大電路及線性化電路集成在同一芯片上的溫度傳感器。AD590是美國(guó)AD公司推出的集成化半導(dǎo)體溫度傳感器，是電流輸出型集成溫度傳感器的代表產(chǎn)品。它利用晶體管PN結(jié)的正向壓降隨溫度升高而降低的特性而制成，基本應(yīng)用電路攝氏溫度測(cè)量電路溫差測(cè)量電路及其應(yīng)用2023/8/733集成溫度傳感器AD590集成溫度傳感器是一種把溫敏元件、偏置熱輻射測(cè)溫輻射式溫度計(jì)利用受熱物體的輻射能大小與溫度的關(guān)系確定被測(cè)物體的溫度，其主要優(yōu)點(diǎn)是非接觸式測(cè)溫，具有很高的測(cè)溫上限，響應(yīng)快，輸出信號(hào)大，靈敏度高；它的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測(cè)量準(zhǔn)確度不如接觸式溫度計(jì)高。輻射測(cè)溫系統(tǒng)的基本組成：光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)元件、轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)處理電路。被測(cè)對(duì)象光學(xué)系統(tǒng)檢測(cè)元件轉(zhuǎn)換電路信號(hào)處理參考光源輻射測(cè)溫儀表主要組成框圖2023/8/734熱輻射測(cè)溫輻射式溫度計(jì)利用受熱物體的輻射能大小與溫度的關(guān)系確熱輻射測(cè)溫輻射測(cè)溫的常用方法：亮度法：按照物體的光譜或部分連續(xù)波長(zhǎng)輻射亮度推算溫度。全輻射法：按照物體全波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射亮度推算溫度。比色法：按照物體兩個(gè)波長(zhǎng)的光譜輻射亮度之比推算溫度。多色法：按照物體多個(gè)波長(zhǎng)的光譜輻射亮度或物體發(fā)射率隨波長(zhǎng)變化的規(guī)律來推算溫度。輻射式溫度計(jì)有全輻射高溫計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、比色高溫計(jì)和紅外輻射輻射測(cè)溫儀等。2023/8/735熱輻射測(cè)溫輻射測(cè)溫的常用方法：2023/8/135熱輻射測(cè)溫輻射測(cè)溫儀表的表觀溫度輻射測(cè)溫儀表均以黑體爐作基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)定和刻度的，實(shí)際測(cè)量時(shí)要修正。表觀溫度：指在儀表工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)，溫度為T的輻射體的輻射情況與溫度為TL的絕對(duì)黑體的輻射情況相等，則TL就是該輻射體的表觀溫度。與測(cè)溫儀表相對(duì)應(yīng)的表觀溫度有：亮度溫度、輻射溫度和比色溫度。亮度溫度：輻射溫度：比色溫度：2023/8/736熱輻射測(cè)溫輻射測(cè)溫儀表的表觀溫度亮度溫度：輻射溫度：比色溫度熱輻射測(cè)溫全輻射高溫計(jì)基本原理：斯特潘-波爾茲曼定律，也稱為全輻射定律，它是全輻射高溫計(jì)測(cè)溫的理論基礎(chǔ)。由式可知，當(dāng)知道黑體的全輻射強(qiáng)度后，就可以知道溫度。全輻射高溫計(jì)是以黑體的輻射能力與溫度的關(guān)系進(jìn)行刻度的。但在實(shí)際中，被測(cè)物體并非黑體，而是被稱為灰體，對(duì)于灰體的全輻射強(qiáng)度與溫度的關(guān)系為：用全輻射高溫計(jì)測(cè)量非黑體溫度時(shí)，溫度計(jì)讀數(shù)是被測(cè)物體的輻射溫度，再根據(jù)已知物體的吸收系數(shù)(注不同物質(zhì)的吸收系數(shù)可查相關(guān)的資料)，利用該式可計(jì)算被測(cè)物體的真是溫度。2023/8/737熱輻射測(cè)溫全輻射高溫計(jì)由式可知，當(dāng)知道黑體的全輻射強(qiáng)度后，就熱輻射測(cè)溫比色溫度計(jì)基本原理：由維恩位移定律（λm×T

=常數(shù)），當(dāng)溫度升高時(shí)，絕對(duì)黑體的最大輻射能量向波長(zhǎng)減小的方向移動(dòng)，對(duì)于不同波長(zhǎng)λ1、λ2和所對(duì)應(yīng)的亮度比值也會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)亮度比就可確定黑體的溫度。當(dāng)已知被測(cè)物體的ε1和ε2后，就可由實(shí)測(cè)的比色溫度 TS算出真實(shí)溫度T，若比色高溫計(jì)所選波長(zhǎng)λ1和λ2很接近，則單色輻射吸收系數(shù)ε1和ε2也十分接近，所測(cè)比色溫度近似等于真實(shí)溫度，這是比色高溫計(jì)很重要的優(yōu)點(diǎn)。2023/8/738熱輻射測(cè)溫比色溫度計(jì)當(dāng)已知被測(cè)物體的ε1和ε2后，就可由實(shí)測(cè)熱輻射測(cè)溫紅外輻射測(cè)溫儀基本原理：根據(jù)普朗克定律的物體輻射強(qiáng)度與波長(zhǎng)、溫度的關(guān)系可知，在2000K以下峰值輻射波長(zhǎng)在紅外光區(qū)域，需要用紅外敏感元件來檢測(cè)。紅外探測(cè)器的特性參數(shù)

響應(yīng)率：輸出電壓與輸入的紅外輻射功率之比。響應(yīng)波長(zhǎng)范圍：紅外探測(cè)器的響應(yīng)率與入射輻射的波長(zhǎng)的關(guān)系。噪聲等效功率：若投射到探測(cè)器上的紅外輻射功率所產(chǎn)生的輸出電壓正好等于探測(cè)器本身的噪聲電壓，這個(gè)輻射功率就稱為噪聲等效功率，即它對(duì)探測(cè)器所產(chǎn)生的效果與噪聲相等。噪聲等效功率是一個(gè)可測(cè)量的量。探測(cè)率：探測(cè)率實(shí)質(zhì)上就是當(dāng)探測(cè)器的探測(cè)元件具有單位面積、放大器帶寬為1Hz時(shí)，單位功率輻射所獲得的信噪比。響應(yīng)時(shí)間：探測(cè)器的輸出電壓上升或下降到某一特定值所需時(shí)間。一般來說，上升或下降所需的時(shí)間是相等的，成為探測(cè)器的“響應(yīng)時(shí)間”。2023/8/739熱輻射測(cè)溫紅外輻射測(cè)溫儀2023/8/139熱輻射測(cè)溫紅外輻射測(cè)溫儀紅外探測(cè)器的種類紅外探測(cè)器按其工作原理，可分為光電紅外探測(cè)器和熱敏紅外探測(cè)器兩類。光電紅外探測(cè)器：光電紅外探測(cè)器的工作原理是基于物質(zhì)中的電子吸收紅外鐳射而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的光電效應(yīng)。常用的光電紅外探測(cè)器有光電導(dǎo)型和光生伏特型兩種。光電導(dǎo)型探測(cè)器就是光敏電阻，光生伏特型探測(cè)器即光電池。熱敏紅外探測(cè)器：熱敏紅外探測(cè)器是利用紅外輻射的熱效應(yīng)原理，即物體受紅外輻射的照射而溫度升高引起某些物理參數(shù)的改變。熱敏探測(cè)器常用的有熱敏電阻型、熱電偶型、熱釋電型和氣動(dòng)型。2023/8/740熱輻射測(cè)溫紅外輻射測(cè)溫儀2023/8/140熱輻射測(cè)溫紅外輻射測(cè)溫儀紅外測(cè)溫儀的結(jié)構(gòu)紅外測(cè)溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、調(diào)制器、紅外探測(cè)器、電子放大器和指示器等幾部分組成。2023/8/741熱輻射測(cè)溫紅外輻射測(cè)溫儀2023/8/141振動(dòng)測(cè)試技術(shù)Vibrationmeasurementtechnology2023/8/742振動(dòng)測(cè)試技術(shù)Vibrationmeasurementte振動(dòng)測(cè)試技術(shù)

振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)特性測(cè)試

機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)的估計(jì)

機(jī)械阻抗測(cè)試

振動(dòng)信號(hào)的頻譜分析2023/8/743振動(dòng)測(cè)試技術(shù)振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)2023/8/143振動(dòng)信號(hào)的分類振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)測(cè)量方法分類名稱原理優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用電測(cè)法將被測(cè)對(duì)象的振動(dòng)量轉(zhuǎn)換成電量，然后用電量測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)量靈敏度高，頻率范圍及動(dòng)態(tài)、線性范圍寬，便于分析和遙測(cè)，但易受電磁場(chǎng)干擾，是目前最廣泛采用的方法。機(jī)械法利用杠桿原理將振動(dòng)量放大后直接記錄下來抗干擾能力強(qiáng)，頻率范圍及動(dòng)態(tài)、線性范圍窄，測(cè)試時(shí)會(huì)給工件加上一定的負(fù)荷，影響測(cè)試結(jié)果，用于低頻大振幅振動(dòng)及扭振的測(cè)量。光學(xué)法利用光杠桿原理，讀數(shù)顯微鏡、光波干涉原理及激光多普勒效應(yīng)等進(jìn)行測(cè)量不受電磁場(chǎng)干擾，測(cè)量精度高，適于對(duì)質(zhì)量小、不易安裝傳感器的試件作非接觸測(cè)量，在精密測(cè)量和傳感器、測(cè)振儀標(biāo)定中用得較多2023/8/744振動(dòng)信號(hào)的分類振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)測(cè)量方法分類名稱原理優(yōu)缺振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

振動(dòng)測(cè)量?jī)?nèi)容一般可分為兩類：一類是振動(dòng)基本參數(shù)的測(cè)量，即測(cè)量振動(dòng)物體上某點(diǎn)的位移、速度、加速度、頻率和相位；另一類是結(jié)構(gòu)或部件的動(dòng)態(tài)特性測(cè)量，以某種激振力作用在被測(cè)件上，使它產(chǎn)生受迫振動(dòng)，測(cè)量輸入(激振力)和輸出(被測(cè)件的振動(dòng)響應(yīng))，從而確定被測(cè)件的固有頻率、阻尼、剛度和振型等動(dòng)態(tài)參數(shù)。這一類試驗(yàn)又可稱之為“頻率響應(yīng)試驗(yàn)”或“機(jī)械阻抗試驗(yàn)”。測(cè)振系統(tǒng)的組成振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)來講，測(cè)試系統(tǒng)一般都由測(cè)振傳感器、放大器、記錄儀器三部分組成。常用的工程振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可分為壓電式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、應(yīng)變式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、壓阻式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、伺服式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、光電式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、電渦流式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)2023/8/745振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)2023/8/145振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)振系統(tǒng)的組成壓電式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)大多數(shù)壓電式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是用來測(cè)試振動(dòng)沖擊加速度或激勵(lì)力的，在特定條件下，有時(shí)也可以通過積分網(wǎng)絡(luò)在一定的范圍內(nèi)獲得振動(dòng)速度和位移。振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)變式或壓阻式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)變式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的傳感器有應(yīng)變式加速度傳感器、位移傳感器和力傳感器。與其配套使用的放大器一般是電阻應(yīng)變儀。伺服振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)2023/8/746振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)變式或壓阻式振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)伺振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

振動(dòng)系統(tǒng)的合理選用選擇傳感器及配套儀器應(yīng)根據(jù)測(cè)試對(duì)象的振動(dòng)幅值、振動(dòng)信號(hào)的頻率范圍、安裝條件、振動(dòng)環(huán)境、設(shè)備情況及解決問題所需要的信號(hào)頻帶和幅值來選擇合適的儀器及配套設(shè)備。選擇測(cè)振系統(tǒng)的基本依據(jù)是待測(cè)振動(dòng)信號(hào)的特征。信號(hào)特性最重要的有三條：一是振動(dòng)幅值及其分布；二是頻率范圍；三是振動(dòng)信號(hào)的分布規(guī)律。振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)傳感器的安裝

合理選擇的加速度傳感器的動(dòng)態(tài)質(zhì)量。結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)的具體布置和傳感器的安裝位置都應(yīng)該合理選擇。安裝在構(gòu)件上的傳感器應(yīng)該與被測(cè)物體有良好的接觸。注意振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的導(dǎo)線連接和接地回路。注意消除溫度的干擾效應(yīng)。2023/8/747振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)振動(dòng)和振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)傳感器的安裝2023/8/振動(dòng)系統(tǒng)的性能測(cè)試包括測(cè)量結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼、動(dòng)剛度和振型測(cè)量等。通常，機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)如圖所示。振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)性能測(cè)試常用的激勵(lì)方式有穩(wěn)態(tài)正弦激振、瞬態(tài)激振及隨機(jī)激振三類。穩(wěn)態(tài)正弦激振和激振器穩(wěn)態(tài)正弦激振法是指由掃頻信號(hào)發(fā)生器發(fā)出正弦信號(hào)，通過功率放大器和激振器對(duì)被測(cè)對(duì)象施加穩(wěn)定的單一頻率正弦激振力的方法。電荷放大器電荷放大器信號(hào)發(fā)生器記錄分析設(shè)備壓電式加速度傳感器壓電式測(cè)力計(jì)激振器試件功率放大器圖5.47

正弦激振的機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)框圖2023/8/748振動(dòng)系統(tǒng)的性能測(cè)試包括測(cè)量結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼、動(dòng)剛度和振型振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)性能測(cè)試穩(wěn)態(tài)正弦激振和激振器在穩(wěn)定正弦激振方法中，常用的激振器有電動(dòng)式、電磁式和電液式三種。電動(dòng)式激振器電動(dòng)式激振器分為永磁式和勵(lì)磁式兩種，前者用于小型激振器；后者用于較大型的激振器，即激振臺(tái)。

1—激振器

2—試件

3—彈簧

4—柔性桿圖13.8

絕對(duì)式激振器的安裝電磁式激振器電磁激振器的特點(diǎn)是與試件不接觸，因此可對(duì)旋轉(zhuǎn)著的對(duì)象進(jìn)行激振。它不會(huì)附加質(zhì)量和剛度的影響。電液式激振器

信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)經(jīng)放大后，由電液伺服閥(包括電動(dòng)激振器、操縱閥和功率閥)控制油路活塞使之往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并以頂桿去激振被測(cè)對(duì)象。電液式激振器的最大特點(diǎn)是激振大、行程大，且結(jié)構(gòu)緊湊。2023/8/749振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)性能測(cè)試穩(wěn)態(tài)正弦激振和激振器1—激振器

2—試振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)性能測(cè)試瞬態(tài)激振和激振器目前常用的瞬態(tài)激振方法有快速正弦掃描、脈沖激振和階躍松弛三種。快速正弦掃描快速正弦掃描所用的激振器及測(cè)試儀器與正弦激振的基本相同，但它要求信號(hào)發(fā)生器能在整個(gè)測(cè)試頻段內(nèi)作快速掃描，掃描時(shí)間為數(shù)秒至十幾秒。目的是能得到一個(gè)“平譜”，平譜的激振力保持為常數(shù)。脈沖激振脈沖激振是以一個(gè)力脈沖作用在被測(cè)試對(duì)象上，同時(shí)測(cè)量激振力和響應(yīng)。階躍松弛階躍松弛是在被測(cè)試件上突加或突卸一個(gè)常力以達(dá)到瞬間激振的目的。2023/8/750振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)性能測(cè)試瞬態(tài)激振和激振器脈沖激振階躍松弛202振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)性能測(cè)試隨機(jī)激振隨機(jī)激振方法目前有純隨機(jī)、偽隨機(jī)和周期隨機(jī)三種。純隨機(jī)信號(hào)的功率譜是平直的，樣本函數(shù)總體平均后趨于零。偽隨機(jī)信號(hào)具有一定的周期性，在一個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)是隨機(jī)的，但各個(gè)周期內(nèi)的信號(hào)是完全相同的。周期隨機(jī)信號(hào)是變化的偽隨機(jī)信號(hào)，在某幾個(gè)周期后會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)新的偽隨機(jī)信號(hào)。2023/8/751振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)性能測(cè)試隨機(jī)激振2023/8/151測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)特性的目的是為了確定機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)參數(shù)，如固有頻率、阻尼比、動(dòng)剛度和振型。下面著重討論在小阻尼情況下，單自由度的特性——固有頻率和阻尼比的估計(jì)。它不僅適用于單自由度，也同樣適用多自由度的參數(shù)估計(jì)。對(duì)單自由度系統(tǒng)，固有頻率和阻尼比的測(cè)定通常用瞬態(tài)激振（自由振動(dòng)法）或在某固有頻率附近的穩(wěn)態(tài)正弦激振（共振法）。自由振動(dòng)法根據(jù)被測(cè)對(duì)象的大小和剛度