检测技术7速度、转速、加速度.ppt

第七章 速度、转速、加速度测量,测量原理： 1. 物体运动的线速度可以从物体在一定时间内移动的距离或者从物体移动一定距离所需的时间求得，这种方法只能求某段距离或时间的平均速度。,2. 角速度和线速度的相互转化。,第一节 速 度 测 量,3. 利用物理参数测量： 皮托管测速 pv=rv2/2、,多普勒效应,电磁感应原理 E=BLv,4. 加速度积分法和位移微分法,5. 陀螺测速法,多普勒测速,后向散射型多普勒测速原理,根据多普勒效应检测多普勒频移，如果入射光与散射光的夹角为，则多普勒频移为：,2,陀螺仪测角速度,二自由度陀螺仪,（1）当二自由度陀螺底座绕垂直于X轴，且与Z轴成 角的轴以角速度 旋转时则将有陀螺力矩Mg作用于框架上，陀螺力矩Mg为：,二自由度陀螺特性：,（2）外加力矩M（绕X轴作用在陀螺上）和角加速度关系：,三自由度陀螺主要特性： 1)定轴性(稳定性） Z轴对准某一方向，无任何外加力矩作用在陀螺上时； 2)进动性: 有外加力矩，迫使主轴绕另一框架的轴旋转。 q：内外框架平面的夹角 3)无惯性：有加外力矩，陀螺马上进动；外加力矩一撤销，进动马上停止。,微分陀螺仪,微分陀螺仪测角速度作用原理,测量其壳体绕Y轴转动的角速度w。w是转角a的微分。,第二节 转速测量,一.数字式转速表 1、测量原理： 数字式转速测量系统由频率式转速传感器、数字转换电路和数字显示器等部分组成。首先由传感器把转速转变成频率信号，再通过测量信号的频率或周期来测量转速。,在电子计数器采样时间内对转速传感器输出的电脉冲信号进行计数。利用标准时间控制计数器闸门。当计数器的显示值为N时，被测量的转速n为,1）频率法测转速,2）周期法测转速,用被测周期T来控制闸门，填充时间0进入计数器计数N。为了提高周期测量的准确度，通过将周期信号分频，使被测量的周期得到倍乘。故被测量的转速n为,k为周期倍乘数100，101，102. 晶振周期 N为计数器计数值 Z为传感器细分数,2、转速传感器,把被测转速转换成脉冲信号。,光电式、磁电感应式、电容式、霍尔元件式、电涡流式,转轴每旋转一周，光敏元件就输出数目与条纹数目相同个电脉冲信号。,1）光电式转速传感器,2）磁电感应式转速传感器,3、数字化电路 为了读出被测转速，还需要进一步把传感器输出信号的频率或周期转换成数字量，以便于数字显示。一般对中、高转速采用频率法，对低转速采用周期法测量。,4、数字式转速测量系统,二、闪光测转速法 闪光测转速法是利用人眼的视觉暂留现象来测量转速。一个闪光目标，当闪动频率大于10Hz时，人眼看上去就是连续发亮的。 根据这一原理，用一个频率连续可调的闪光灯照射被测旋转轴上的某一固定标记(如齿轮的齿，圆盘的辐条或在旋转轴上涂以黑白点)，并调节闪光频率f，直到旋转轴上出现一个单定象为止，即达到n=f的条件，这时便可以从电子计数器或圆刻度盘上读出被测的转速值。,但是若在连续两次闪光的时间间隔内，旋转轴转过整数倍的因数时，即nk0f 时，也会出现单定象。式中的k0为单定象停留的次数(1、2、3、)。 还可能出现另一种情况，即当闪光频率比被测转速高二倍、三倍、m倍时，则会出现二重象、三重象以至于m重象。 f=mn,3000,第三节 加速度测量,位移式加速度传感器,变磁阻式加速度传感器,电容式加速度传感器,霍尔式加速度传