机械工程测试位移测量.ppt

第六章 位移测量 位移是物体上某一点在一定方向上的位置变动，因此位 移是矢量。测量方向与位移方向重合才能真实地测量出 位移量的大小。若测量方向与位移方向不重合，则测量 结果仅是该位移量在测量方向上的分量。 位移测量从被测量来的角度可分为线位移测量和角位 移测量；从测量参数特性的角度可分为静态位移测量 和动态位移测量。许多动态参数，如力、扭矩、速度 、加速度等都是以位移测量为基础的。 第一节 慨述 第二节 常用位移传感器 一、滑线电阻式位移传感器 滑线电阻式位移传感器工作过程: 被测位移量X RU 外接电路 优点；结构简单，性能较稳定，使用方便。 缺点；受阻经直径影响，分辩率不高，运用检测精 度不高的场合，噪声大. 电阻式位移传感器的性能及特点 型式滑线式变阻器 线位 移 角位 移 线位 移 角位 移 测量 范 围 1 30 0m m* 0 36 0 1 10 00 m m* 0 60r 精确 度 0.1%0.1%0.5%0.5% 直线 性 0.1%0.1%0.5%0.5% 特点 分辨力较好， 可静态或 动态测 量 。机械结 构不牢固 结构牢固，寿 命长，但 分辨力差， 电噪声大 二、应变片式位移传感器 利用弹性元仵把位移量转换成应变量 应变式位移传感器工作过程: 被测位移量X测杆运动 弹性元件(悬臂梁)产生应变 弹簧作用 贴 应变片 电阻R 外接电路 电量输出 电阻应变式位移传感器的性能及特点 型式 非粘贴的粘贴的半导体的 测量范围0.15%应 变 0.3%应变0.25%应 变 精确度0.1%2%3%2%3% 直线性1%1%满刻度 20% 特点不牢固 牢固，使 用方便 ，需温 度补偿 和高绝 缘电 阻 输出幅值 大，温 度灵敏 性高 差动变压器式位移传感器 工作过程: 被测位移量X测杆运动 衡铁在线圈中运动 电感量M变代 电量e 外接电路 电感式位移传感器的性能及特点 型式自感式差动变 压器 涡电 流 式 微动同 步器 旋转变 压器 变气隙 型 螺管型 测量范 围 0.2mm1.5 2mm 0.08 75mm* 2.5 250mm * 1060 精确度1%1%0.513%1%1% 直线性3%3%0.5%3%0.05%0.1% 特点 只适用于 用于微小 位移测 量 测量范 围较宽 使用方便 可靠，动 态性能 较差 分辨力 好，受 到磁场 干扰时 需屏蔽 分辨力好 ，受被 测物体 材料，形 状加工 质量影 响 非线性误差与变压 比和测量范围有关 电容式位移传感器的性能及特点 型式变面积变间 距 测量 范 围 10-31000mm*10-510mm* 精确 度 0.005%0.1% 直线 性 1%1% 特点受介电常数因 环境温度， 湿度而变化 的影响 分辨力很好，但测 量范围很小，只 能在小范围内近 似地保存线性 第三节 位移测量的应用 一、回转轴径向运动误差的测量 回转轴运动误差是指在回转过程中回转轴线偏离理想位置而 出现的附加运动。回转轴运动误差的测量，无论对于精密机 床主轴的运动精确度，还是对于大型、高速机组（例如汽轮 机一发电机组）的安全运行都有重要意义。 运动误差是回转轴上任何一点发生与轴线平行的移动和在 垂直于轴线的平面内的移动。前一种移动称为该点的端面 运动误差，后一种移动称为该点的径向运动误差。 端面运动误差因测量点所在半径位置不同而异，径向运动 误差则因测量点所在的轴向位置不同而异。 1.双向测量法 任意径向截面上的径向误差运动可采用置于x、y方向的两 只位移传感器来分别检测径向运动误差在x、y方向的分量。 在任何时刻两分量的矢量和就是该时刻径向运动误差矢量。 2.单向测量法 有时只需要测量运动误差在某个方向上的分量（例如分析机 床主轴的运动误差对加工形状的影响），则可将一只位移传 感器置于该方向来检测。 测量时必须利用基准面来“体现”回转轴线。通常是选用 具有高圆度的圆球或圆环来作为基准面。直接采用回转 轴上的某一回转表面来作为基准面虽然可行，但由于该 表面的形状误差不易满足测量要求，测量精确度较差。 用双向测量法测量轴的径向运动误差 设Oo为理想回转中心，Om为基准球的几何中心，Or为瞬时回 转中心，e为基准球的安装偏心，为转角，并令e与x轴平行 时 =0，r()为径向运动误差。若基准球半径Rm远远大于 偏心e和径向运动误差r()，则两传感器检测到的位移信号 dx和dy分别为： 位移传感器 位移传感器 测量仪 测量仪 右侧第一、二项分别为偏心e和运动误差r()在x、y方向上的 投影，而第三项则为基准球上相差90的两对应点处的形状误 差。由此可见： 在圆球形状误差可忽略的情况下，dx和dy是圆球中心的位 移在x、y两方向上的分量。 形位误差测量是将被测要素和理想要素进行比较，从而用数值 描述实际要素与理想要素形状或位置上的差异。每个参数的测 量过程包括测量和评定两个阶段。 二、物位的测量 物位是液位、料位、以及界面位置的总称。具体的液位如 罐、塔、槽等容器中液体或河道、水库中水的表面位置高 度；料位如仓库、料斗、仓储箱内堆积物体的高度；界面 位置一般指固体与液体或两种不相溶、密度不同的液体之 间存在的界面。 测量物位有时