第五章典型機(jī)械工程參數(shù)的測(cè)試

12三月2024第五章典型機(jī)械工程參數(shù)的測(cè)試

了解機(jī)械振動(dòng)、位移、壓力和流量等工程參數(shù)的基本測(cè)量方法及相應(yīng)的測(cè)試裝置，重點(diǎn)掌握機(jī)械系統(tǒng)的力學(xué)模型、機(jī)械振動(dòng)的概念與種類、慣性式測(cè)振傳感器的工作原理及它們的結(jié)構(gòu)。通過查閱資料，對(duì)其他工程參數(shù)的測(cè)試也要有一定的了解。

學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)的測(cè)試。重點(diǎn)難點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)的測(cè)試。學(xué)習(xí)內(nèi)容★第一節(jié)位移的測(cè)試★第二節(jié)機(jī)械振動(dòng)的測(cè)試★第三節(jié)流體參量的測(cè)試第一節(jié)位移的測(cè)試一、概述位移是線位移和角位移的統(tǒng)稱。位移測(cè)量在工程中應(yīng)用很廣，在工程中不僅經(jīng)常要求精確地測(cè)量零部件的尺寸、形狀和位置，而且扭矩、力、速度、加速度、壓力、流量等許多參量的測(cè)量也是以位移測(cè)量為基礎(chǔ)的。測(cè)量位移時(shí)要注意傳感器的敏感方向應(yīng)與被測(cè)位移方向一致，否則將帶來(lái)二次的測(cè)量誤差。常見的位移測(cè)量傳感器主要是電感式（包括渦流式）、電容式、光柵式、感應(yīng)同步器、激光傳感器等。二、常用的位移傳感器1.電阻應(yīng)變式位移傳感器

用于小位移測(cè)量（0.1μm~0.1mm）測(cè)量精度優(yōu)于2%線性度0.1%~0.5%2.電感式位移傳感器

常用于微小位移測(cè)量，其測(cè)量范圍一般為幾毫米分辨率和測(cè)量精度可達(dá)0.1μm~0.01μm線性度一般優(yōu)于0.5%

差動(dòng)變壓器差動(dòng)螺線管電感傳感器及測(cè)微儀線路電感測(cè)微儀渦流測(cè)微儀3.電容式位移傳感器

非接觸測(cè)量，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好精度高，分辨率最高可達(dá)0.1nm，精度最高可達(dá)1nm線性好，優(yōu)于0.5%電容測(cè)微儀三、位移測(cè)試實(shí)例1.自動(dòng)尺寸分選系統(tǒng)

圓柱（錐）滾子自動(dòng)分選機(jī)電感式仿形銑床

2.仿形測(cè)量

3.物位的測(cè)量

電容式液位計(jì)

超聲波液位計(jì)

射頻電容式物位限位開關(guān)超聲波液位開關(guān)智能型射頻電容物位儀射頻電容物位計(jì)雙聯(lián)式液位計(jì)磁浮式液位計(jì)4.軸承外圈直徑測(cè)量

第二節(jié)機(jī)械振動(dòng)的測(cè)試一、概述1.機(jī)械振動(dòng)的概念機(jī)械振動(dòng)（簡(jiǎn)稱振動(dòng)）：一種特殊的運(yùn)動(dòng)形式，指的是機(jī)械系統(tǒng)的某些物理量（如振幅、振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度等）在一定數(shù)值附近隨時(shí)間變化的關(guān)系。2.振動(dòng)測(cè)試的工作內(nèi)容●振動(dòng)系統(tǒng)基本振動(dòng)參數(shù)的測(cè)試●振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試

●振動(dòng)信號(hào)的分析

3.機(jī)械振動(dòng)的分類■按產(chǎn)生振動(dòng)的原因分

■按振動(dòng)參數(shù)隨時(shí)間的變化規(guī)律分

■按振動(dòng)自由度分

●自由振動(dòng)●受迫振動(dòng)●自激振動(dòng)●確定性振動(dòng)（周期振動(dòng)、非周期振動(dòng)）●非確定性振動(dòng)（隨機(jī)振動(dòng)）●單自由度振動(dòng)●多自由度振動(dòng)4.機(jī)械系統(tǒng)的力學(xué)模型對(duì)于一般的機(jī)械系統(tǒng)來(lái)說，其力學(xué)模型通?？山茷橐粋€(gè)二階的“質(zhì)量-彈簧-阻尼”系統(tǒng)?！百|(zhì)量-彈簧-阻尼”系統(tǒng)5.機(jī)械系統(tǒng)的受迫振動(dòng)■由作用在質(zhì)量上的力所引起的受迫振動(dòng)

振動(dòng)方程為——振動(dòng)加速度——振幅——振動(dòng)速度振動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性測(cè)試的理論基礎(chǔ)！■由基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)所引起的受迫振動(dòng)

振動(dòng)方程為——基礎(chǔ)相對(duì)大地（慣性參照系）的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)——質(zhì)量塊相對(duì)大地的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)

——質(zhì)量塊相對(duì)基礎(chǔ)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)

慣性式測(cè)振傳感器測(cè)振的理論基礎(chǔ)！二、測(cè)振傳感器1.慣性式測(cè)振傳感器的工作原理

●振幅計(jì)——當(dāng)時(shí)，與被測(cè)振動(dòng)的振幅成正比；●速度計(jì)——當(dāng)時(shí)，與被測(cè)振動(dòng)的速度成正比；●加速度計(jì)——當(dāng)時(shí)，與被測(cè)振動(dòng)的加速度成正比。——被測(cè)振動(dòng)的振動(dòng)位移——傳感器相對(duì)殼體的位移響應(yīng)——傳感器相對(duì)大地的位移響應(yīng)2.磁電式速度計(jì)

慣性式振動(dòng)速度傳感器

3.應(yīng)變式加速度計(jì)

4.壓電式加速度計(jì)

壓電式加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)形式

壓電式加速度計(jì)常用的固定方式

壓電式加速度計(jì)的幅頻特性曲線

壓電式加速度計(jì)電容式加速度計(jì)5.其他測(cè)振傳感器力平衡伺服式加速度傳感器微型加速度計(jì)三向加速度計(jì)剪切式壓電加速度計(jì)三、其他測(cè)振設(shè)備1.激振器常用激振方法：

●穩(wěn)態(tài)正弦激振——分點(diǎn)頻激振和掃頻激振，常用磁電式激振器、電液式激振器實(shí)現(xiàn)?！耠S機(jī)激振——用白噪聲信號(hào)、偽隨機(jī)信號(hào)或在實(shí)際工況記錄下來(lái)的隨機(jī)信號(hào)作為激振的信號(hào)源?！袼矐B(tài)激振——分快速正弦掃描激振、脈沖激振和階躍激振，其中以使用脈沖錘產(chǎn)生脈沖激振力的脈沖激振最為常用?！雒}沖錘

■電動(dòng)式激振器

■電磁激振器

■電液式激振器

2.阻抗頭

阻抗頭內(nèi)有兩個(gè)傳感器——一個(gè)是力傳感器，用來(lái)測(cè)量施加在被測(cè)物體上的激振力；另一個(gè)是加速度計(jì)，用來(lái)測(cè)量激振點(diǎn)處的響應(yīng)。

測(cè)定機(jī)械點(diǎn)阻抗。激振器通過它對(duì)被測(cè)物體施加激振力，同時(shí)也用它測(cè)量激振力和被測(cè)物體在激振點(diǎn)處的響應(yīng)。作用：組成：阻抗頭四、振動(dòng)測(cè)試實(shí)例1.機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)及故障診斷

車床主軸箱實(shí)時(shí)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

減速機(jī)實(shí)時(shí)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及振動(dòng)測(cè)點(diǎn)布置圖

2.激振實(shí)驗(yàn)（動(dòng)剛度實(shí)驗(yàn)）

第三節(jié)流體參量的測(cè)試一、壓力的測(cè)量1.彈性壓力敏感元件普通壓力表的結(jié)構(gòu)

2.應(yīng)變式壓力傳感器3.壓阻式壓力傳感器

壓阻式絕對(duì)壓力傳感器濺射薄膜壓力傳感器壓阻式壓力傳感器擴(kuò)散硅壓力變送器壓阻式高壓傳感器4.電容式壓力傳感器

電容式壓力、差壓傳感器

智能型電容式壓力變送器5.霍爾式壓力傳感器

二、流量的測(cè)量1.轉(zhuǎn)子（浮子）流量計(jì)

智