位移与转速测量(经典版).ppt

2019/11/17,位移与转速的测量,位移测量,第9章 位移与转速测量,电感式位移计,电阻式位移计,转速测量,光电式转速计,磁电式转速计,转速脉冲测量方法,1,9.1 位移测量,位移,2,9.1 位移测量,同位素传感器（用同位素辐射反映位移S),位移常用测量方法,下面介绍应用较广泛的两种传感器：电阻式位移计和电感式位移计,9.1.1 电阻式位移计,3,电阻式位移计是一种把被测量转换为电阻变化的传感器。按其工作原理可分为变阻器式和电阻应变式两类。,1变阻器式位移计,a）直线位移型 b）角位移型 c）非线性型,4,变阻器式位移计通过改变电位器触头位置，实现将位移转换为电阻的变化。其表达式为 ：,直线位移型,灵敏度,角位移型,灵敏度,9.1.1 电阻式位移计,5,9.1.1 电阻式位移计,6,9.1.1 电阻式位移计,7,9.1.1 电阻式位移计,8,9.1.1 电阻式位移计,9,9.1.1 电阻式位移计,10,9.1.1 电阻式位移计,11,9.1.1 电阻式位移计,12,9.1.1 电阻式位移计,13,9.1.2 电感式位移计,9.1.2电感位移计原理与分类,电感式传感器的结构原理,14,9.1.2 电感式位移计,15,a）可变导磁面积型 b）差动型 c）单螺管线圈型 d）双螺管线圈差动型,9.1.2 电感式位移计,16,9.1.2 电感式位移计,2019/11/17,19,可编辑,17,9.1.2 电感式位移计,18,9.1.2 电感式位移计,19,9.1.2 电感式位移计,9.2 转速测量,20,在机械和汽车的动力系统研究中经常测量转速，如测发动机转速、汽车传动轴转速、半轴转速、车轮转速、汽车行驶速度等。 转速的基本测量方法有： 数字式测速将转速直接转变成相应的脉冲输出； 模拟式测速将转速变换成相应的模拟量输出； 同步式测速利用人眼的暂留特性进行观察比较； 下面主要介绍数字式测速中的电测法。,9.2.1 光电式转速计,21,光电传感器是将光信号转换为电信号的传感器。若用这种传感器测量其他非电量时，只需将这些非电量的变化先转换为光信号的变化。这种测量方法具有结构简单、可靠性高、精度高、非接触和反应快等优点，被广泛用于各种自动检测系统中。,一、光电测量原理,光电传感器的物理基础是光电效应。用光照射某一物体，即为光子与物体的能量交换过程，这一过程中产生的电效应称为光电效应。光电效应按其作用原理分为外光电效应、内光电效应和光生伏打效应。,在光照作用下，物体内的电子从物体表面逸出的现象称为外光电效应。在这一过程中光子所携带的电磁能转换为光电子的动能。 外光电效应器件有光电管和光电倍增管等。,9.2.1 光电式转速计,22,在光照作用下，物体内部的原子吸收光能量，获得能量的电子摆脱原子束缚成为物体内部的自由电子，从而使物体的导电性能如电阻率发生改变的现象称内光电效应(光导效应)。 内光电效应器件主要为光敏电阻以及由光敏电阻制成的光导管。,光线照射在半导体的P-N结上时，在结附近激发出电子空穴对，在结电场的作用下，电子向N区运动，使P区剩下空穴，从而N区带负电，P区带正电，形成光生电动势。这种现象称为光生伏打效应。 光生伏打效应器件主要有光电池，光敏三极管，二极管等。,9.2.1 光电式转速计,23,二、光电元件,1.真空光电管 阴极由光电材料（锑化铯，铯氯银等）制成，当光从透镜照射到 阴极时，其表面逸出电子，由带正电位阴极的吸引作用，电子形成定向流动，外电路也产生了电流。,2.光敏电阻 某些半导体材料在光照射下，吸收一部分光能，使其 内部载流子数目增多，材料电阻减小。 无光照时电阻1.0100M 有光照时电阻小于1.0K 3.光电池 半导体p-n结按接合面受光照时， 发生电子和空穴的分离现象，在 接触面两端产生电势。,9.2.1 光电式转速计,24,9.2.1 光电式转速计,25,9.2.1 光电式转速计,26,1.直射型光电转速传感器,此类传感器又光源、光电元件、分度盘组成。机械转速经刻度盘或者标记的明暗在光电器件上的输入端构成光的明暗输入，在经过光电器件根据光的输入输出相应的电压或电流。对电脉冲放大整形后，观察t内的脉冲数。,反射型光电转速传感器主要是由被测旋转部件、反光片（或反光贴纸）、反射型光电传感器组成，在可以进行精确定位的情况下，在被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸会取得较好的测量效果。当旋转部件上的反光贴纸通过光电传感器前时，光电传感器的输出就会跳变一次。通过测出这个跳变频率f，就可以知道转速n。n=f 如果被测部件上对称安装多个反光片或反光贴纸，那么n=f/N。N为反光片或反光贴纸色数量,9.2.1 光电式转速计,27,2.反射型光电转速传感器,反射型光电转速传感器工作原理,9.2.2 磁电式转速计,28,9.