第五章典型機(jī)械工程參數(shù)的測試

12三月2024第五章典型機(jī)械工程參數(shù)的測試

了解機(jī)械振動、位移、壓力和流量等工程參數(shù)的基本測量方法及相應(yīng)的測試裝置，重點(diǎn)掌握機(jī)械系統(tǒng)的力學(xué)模型、機(jī)械振動的概念與種類、慣性式測振傳感器的工作原理及它們的結(jié)構(gòu)。通過查閱資料，對其他工程參數(shù)的測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)械振動的測試。重點(diǎn)難點(diǎn)機(jī)械振動的測試。學(xué)習(xí)內(nèi)容★第一節(jié)位移的測試★第二節(jié)機(jī)械振動的測試★第三節(jié)流體參量的測試第一節(jié)位移的測試一、概述位移是線位移和角位移的統(tǒng)稱。位移測量在工程中應(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量也是以位移測量為基礎(chǔ)的。測量位移時要注意傳感器的敏感方向應(yīng)與被測位移方向一致，否則將帶來二次的測量誤差。常見的位移測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

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

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

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

非接觸測量，動態(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%電容測微儀三、位移測試實(shí)例1.自動尺寸分選系統(tǒng)

圓柱（錐）滾子自動分選機(jī)電感式仿形銑床

2.仿形測量

3.物位的測量

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.軸承外圈直徑測量

第二節(jié)機(jī)械振動的測試一、概述1.機(jī)械振動的概念機(jī)械振動（簡稱振動）：一種特殊的運(yùn)動形式，指的是機(jī)械系統(tǒng)的某些物理量（如振幅、振動速度、振動加速度等）在一定數(shù)值附近隨時間變化的關(guān)系。2.振動測試的工作內(nèi)容●振動系統(tǒng)基本振動參數(shù)的測試●振動系統(tǒng)動態(tài)特性的測試

●振動信號的分析

3.機(jī)械振動的分類■按產(chǎn)生振動的原因分

■按振動參數(shù)隨時間的變化規(guī)律分

■按振動自由度分

●自由振動●受迫振動●自激振動●確定性振動（周期振動、非周期振動）●非確定性振動（隨機(jī)振動）●單自由度振動●多自由度振動4.機(jī)械系統(tǒng)的力學(xué)模型對于一般的機(jī)械系統(tǒng)來說，其力學(xué)模型通?？山茷橐粋€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■由作用在質(zhì)量上的力所引起的受迫振動

振動方程為——振動加速度——振幅——振動速度振動系統(tǒng)動態(tài)特性測試的理論基礎(chǔ)！■由基礎(chǔ)運(yùn)動所引起的受迫振動

振動方程為——基礎(chǔ)相對大地（慣性參照系）的絕對運(yùn)動——質(zhì)量塊相對大地的絕對運(yùn)動

——質(zhì)量塊相對基礎(chǔ)的相對運(yùn)動

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

●振幅計(jì)——當(dāng)時，與被測振動的振幅成正比；●速度計(jì)——當(dāng)時，與被測振動的速度成正比；●加速度計(jì)——當(dāng)時，與被測振動的加速度成正比?！粶y振動的振動位移——傳感器相對殼體的位移響應(yīng)——傳感器相對大地的位移響應(yīng)2.磁電式速度計(jì)

慣性式振動速度傳感器

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、偽隨機(jī)信號或在實(shí)際工況記錄下來的隨機(jī)信號作為激振的信號源?！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)有兩個傳感器——一個是力傳感器，用來測量施加在被測物體上的激振力；另一個是加速度計(jì)，用來測量激振點(diǎn)處的響應(yīng)。

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

車床主軸箱實(shí)時振動監(jiān)測系統(tǒng)

減速機(jī)實(shí)時振動監(jiān)測系統(tǒng)及振動測點(diǎn)布置圖

2.激振實(shí)驗(yàn)（動剛度實(shí)驗(yàn)）

第三節(jié)流體參量的測試一、壓力的測量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、流量的測量1.轉(zhuǎn)子（浮子）流量計(jì)

智