第12章机械量检测技术 powerpoint presentation

1、第十二章第十二章 机械量检测技术机械量检测技术 机械运动是各种复杂运动的基本形式， ，包括 长度、位移、速度、加速度、力、转矩以 及振动与噪声等等。 机械量的，按检测原理分有 等几种。机 械式方法应用最早，且成本低廉；光学式 方法十分精密；电测方法在工业生产过程 中应用最为广泛。 12.1 12.1 位移检测位移检测 12.2 12.2 速度检测速度检测 12.3 12.3 加速度检测加速度检测 12.4 12.4 力和力和转矩检测转矩检测 12.5 12.5 机械振动测量机械振动测量 12.6 12.6 噪声检测噪声检测 位移位移是向量，是指物体或其某一部分 的位置相对参考点在一定方向上产生

2、的位 置变化量。 因此位移的度量除要确定其大小大小外，还 要确定其方向方向。 位移的检测包括和的测量 位移测量包括了长度、厚度、高度、距离、 镀层厚度、表面粗糙度、角度等 常用位移测量方法如下： （1）测量速度积分法）测量速度积分法 （2）回波法）回波法 （3）线位移和角位移转换法）线位移和角位移转换法 （4）物理参数法）物理参数法 （1 1）测量速度积分法）测量速度积分法 测量运动体的速度或加速度，经过积 分或二次积分求得运动体的位移。 例如在惯性导航中，就是通过测量载 体的加速度，经过二次积分而求得载体的 位移。 （2 2）回波法）回波法 从测量起始点到被测面是一种介质，从测量起始点到被测

3、面是一种介质， 被测面以后是另一种介质，利用介质分界面被测面以后是另一种介质，利用介质分界面 对波的反射原理测位移。对波的反射原理测位移。 例如激光测距仪、超声波液位计都是利 用分界面对激光、超声波的反射测量位移的。 相关测距则是利用相关函数的时延性质，将 向某被测物发射信号与经被测物反射的返回 信号作相关处理，求得时延，从而推算出 发射点与被测物之间的距离。 （3 3）线位移和角位移转换法）线位移和角位移转换法 被测量是线位移时，若测量角位移更被测量是线位移时，若测量角位移更 方便，则可用间接测量方法，通过测角位移方便，则可用间接测量方法，通过测角位移 再换算成线位移。再换算成线位移。 同样

4、，被测量是角位移时，也可先测 线位移再进行转换。 例如汽车的里程表，是通过测量车轮 转数再乘以周长而得到汽车的里程的。 （4 4）物理参数法）物理参数法 利用各种位移检测装置，将被测位移利用各种位移检测装置，将被测位移 的变化转换成电、光、磁等物理量的变化的变化转换成电、光、磁等物理量的变化 来测量来测量，这是应用最广泛的一种方法。可 利用的检测转换原理很多，根据检测装置 信号输出形式，有模拟和数字式两大类。 图12-1所示为位移检测装置原理与类型。 要根据被测对象要根据被测对象 的具体情况和测的具体情况和测 量要求，充分利量要求，充分利 用被测对象所在用被测对象所在 场合和具备的条场合和具备

5、的条 件来设计、选择件来设计、选择 测量方法。测量方法。 位移的传感器种类繁多，可根据位移 检测范围变化的大小选用。 下面介绍几种 线位移传感器。 电位器式位移传感器电位器式位移传感器 1 光栅式位移检测装置光栅式位移检测装置 2 感应同步器感应同步器 3 激光距离检测激光距离检测 4 测量原理测量原理 图12-2(b)中，测量轴与内部电位器 电刷相连，当其与被测物相接触， 有位移输入时，测量轴便沿导轨移 动，同时带动电刷在滑线电阻上移 动，因电刷的位置变化会有电阻变 化，由电路转换成电压输出，就可 以判断位移的大小。如要求同时测 出位移的大小和方向。可将图中的 精密无感电阻和滑线电阻组成桥式

6、 测量电路。 在A、C两端接上激励电压Ui， 则当电刷在输入位移驱动下移动时， B、C两端就会有电压输出Uo。设电 位器为线性，长度为l，总电阻为R， 电刷位移为x，相应电阻为Rx，负 载电阻为RL，根据电路分压原理， 电路的输出电压为： 电位器式位移传感器测量 原理与电路模型 )/( )/( LxLxx LxLx io RRRRRR RRRR UU 若负载电阻为RL，则有： l x U R R UU i x io 电位器式位移传感器的优缺点电位器式位移传感器的优缺点 优点 缺点 结构简单, 价格低廉, 性能稳定, 对环境条 件要求不高, 输出信号大，便于维修。 电刷与电阻元件之间存在摩擦,

7、易磨损， 易产生噪声，分辨力有限, 精度不够高, 要 求输入的能量大，动态响应较差，仅适于 测量变化较缓慢的量。 光栅位移传感器结构 光栅位移传感器由光源、光路系统、光栅 副(标尺光栅+指示光栅)和光敏元件组成， 其结构如图12-5所示。 当被测物体运动时，光源发出 的光透过光栅缝隙形成的光脉 冲被光敏元件接收并计数, 即 可实现位移测量，被测物体位 移=栅距脉冲数。 莫尔条纹 在用光栅测量位移时，由于刻线很密，栅距很小，而光敏元 件有一定的机械尺寸，故很难分辨到底移动了多少个栅距。 实际测量是利用光栅的莫尔条纹现象进行的。 莫尔条纹的产生莫尔条纹的产生 莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点 a. 放

8、大作用 b. 误差平均作用 c. 方向对应与同步性 光栅位移测量原理 用光敏元件接收莫尔条纹移动时光强的变化并转换为电信 号输出。光敏元件接收的光强变化近似于正弦波，其输出 电压信号的幅值U为光栅位移量x的正弦函数，即： U=U0+Umsin(2x/W) 式中 U0输出信号中的直流分量；Um输出信号中正 弦交流分量的幅值；x两光栅间的相对位移 将该电压信号放大、整形为方波，再由微分电路转换成脉 冲信号，经过辨向电路后送可逆计数器计数，就可得出位 移量的大小，位移量为脉冲数与栅距的乘积，测量分辨力 为光栅栅距W。 光栅位移传感器特点 优点优点 缺点缺点 测量量程范围大(可达数米)且同时具有高分

9、辨力(可达0.01m)和高精度；可实现动态测 量；输出数字量，易于实现数字化测量和自 动控制；具有较强的抗干扰能力。 对使用环境要求较高，怕振动，怕油污、灰 尘等的污染；制造成本高。 直线感应同步器结构 直线感应同步器由定尺和滑尺两部分组成，其结构如图 12-7所示 直线感应同步器结构 图12-8是直线感应同步器绕组结构示意图。图中上部为定尺绕 组，下部为W型滑尺绕组。为了减小由于定尺和滑尺工作面不 平行或气隙不均匀带来的误差，各正弦和余弦绕组交替排列。 (2) 直线感应同步器工作原理 采用滑尺绕组励磁，从定 尺绕组取出感应电势的激 励方式。定尺绕组中感应 电势的波形图见图12-9 正弦或余弦

10、绕组在定尺上产 生的相应感应电势分别为： x W tkUe ms 2 cossin x W tskUe mc 2 insin 可见：可见：定尺的感应电势 取决于滑尺的相对位移x， 故通过感应电势可测量位 移。 (3) 感应同步器信号的检测 感应同步器输出信号的检测方法： 鉴幅法 鉴相法 在滑尺的正、余弦绕组上施加频率和相位相同、但幅值不同的正弦 激励电压 鉴幅法介绍鉴幅法介绍 tUu tUu cc ss sin sin 利用函数电压发生器使激励电压的幅值满足 cos sin mc ms UU UU 感应同步器的磁路系统可视为线性，可进行线性叠加，可得定 尺绕组输出的总感应电势为 tkU tsk

11、UtkUeee m mmcs sin)sin( insincoscossinsin 式中kUmsin( )为感应电势的幅值，其值随位移相位角 (即位移x)而变化。若调整给定激励电压的相位角，使输 出感应电动势e的幅值为0，则此时有 ( ) = 0。由于 = = 2x/W，所以位移x = W/2，这就是鉴幅法测位移x的原 理。 具有较高的精度与分辨力。 测量长度范围不受限制。 抗干扰能力强。 使用寿命长，维护简单。 工艺性好，成本较低，便于复制和成批生产。 输出信号较弱，需要高放大倍数的前置放大器。 (4) 感应同步器的特点 激光测距的原理：激光测距的原理： 利用激光器向目标发射单次激光脉冲或脉

12、冲串，光脉冲从目标 反射后被接收，通过测量激光脉冲在待测距离上往返传播的时 间，计算出待测距离。 换算公式为： 2 ct L 式中，L待测距离；c光速，t光波往返传输时间。 测量传输时间t，有脉冲式脉冲式(直接测定时间)和相位相位 式式(间接测定时间)两种方法。 工作原理如图12-10所示 激光脉冲到目标激光脉冲到目标 的往返传输时间的往返传输时间 测得测得t即可计即可计 算出被测距离算出被测距离 f nnt 1 用相位延迟测量的间接方法测定光在待测距离上往返传播所 需的时间，相位式激光测距方法的原理如图12-11所示 激光脉冲往返传输时间为： f N t 2 2 2 ct L 又又 则待测距

13、离L为： )( 22 2 2 NN f Nc L 式中，=c / f；N = /2，0N1。 相位法测距就像用尺量距离，测尺长度为/2，N为整尺长， N为不足整尺的零数。但是，任何测量交变信号相位移的方 法都不能确定出相位移的整周期数N，而只能测定其中不足2 的 。所以，当距离L大于测尺长/2时，是无法测定距离的。 如果测尺长度/2大于待测距离L，N0，故： 22 L 测出相位差测出相位差 就能够测出距离。就能够测出距离。 如果被测距离较长，则可选择较低 的调制频率f，使相应的测尺长度大 于待测距离，这样就可保证距离测 量的确定性。但是由于测相系统精 度有限，过大的测尺长度会导致距 离测量的误

14、差增大。 KTCKTC线性位移传感器线性位移传感器 （江门市安泰电子有限公司产品）（江门市安泰电子有限公司产品） KTC拉杆系列传感器用于对位移或者长度进行精确测量。 量程长达1250mm，线性度0.05%（型号大于350mm），重 复精度0.01mm。典型应用于注塑机、压铸机、橡胶机、 鞋机、EVA注射机、木工机械、液压机械等。 类类 型：型： 位移传感器 量量 程：程： 075425mm 04501250mm 精精 确确 度：度： 0.05% 电电 阻：阻： 50% K 50%200% K 供电电源：供电电源： 10A 工作温度：工作温度： -60150 最大工作速度：最大工作速度：10m

15、/s 特特 点：点： KTC是一般通用型，适合各类型设备 的位置检测 典型应用：典型应用： 注塑机、压铸机、橡胶机、鞋机、EVA 注射机、木工机械、液压机械等 技术指标技术指标 图12-12是一种测量角位移的旋转电容传感器；图12-13中 的(a)和(b)是两种差动旋转电容传感器； 图12-14是一种变气隙式电感角位移传感器；图12-15是一种测量 角位移的旋转电位器；图12-16是圆感应同步器。 几种常用的角位移传感器 1. 1. 旋转变压器旋转变压器 2 2微动同步器式角位移传感器微动同步器式角位移传感器 3. 3. 数字式角编码器数字式角编码器 旋转变压器是一种基于电磁感应原理工作的精密

16、角度位置检测 装置，又称分解器，它将机械转角变换成与该转角呈某一函数 关系的电信号。 结构类型 旋转变压器由定子和转子 组成，定子绕组为变压器 的原边，转子绕组为变压 器的副边。交流激磁电压 接到定子绕组上，感应电 动势由转子绕组输出。图 12-17 为二极旋转变压器绕 组结构。 工作原理 互感原理工作 设加在定子绕组的励磁电压为：U1=Umsint，由于旋转变压器 在结构上保证了定子和转子间气隙内的磁通分布呈正(余)弦规 律，所以转子绕组产生的感应电势为： sinsin 3 tkUU m 式中，Um励磁电压幅值；k变压比(即转、定子绕组匝数比)； 励磁电压圆频率；转子转角。 可见：转子输出电

17、压大小取 决于定子和转子两绕组轴线 的空间相互位置，两者垂直 时=0，U3为零；两者平行时 =90，U3最大。图12-18为 转子转角与转子绕组感应电 势的对应关系。 测量方式 鉴相式 转子绕组中的感应电压为： )cos(cossintkUkUkUU mcs 可知感应电压的相位角就等于转子的机械转角。 因此只要检测出转子输出电压的相位角，就知道了 转子的转角。 鉴幅式 转子绕组中的感应电压为： tsin)cos( cossin m cs kU kUkUU 若已知励磁电压的相位角 ，则只需测出转子感应电压U的 幅值kUmcos( -)，便可间接求出转子与定子的相对位置； 若不断调整励磁电压的相位

18、角 ，使幅值U的幅值kUmcos( - )为0，跟踪的变化，即可由求得角位移。 微动同步器结构原理如图12-19 微动同步器定子绕组的 接线方式如图12-20 由四极定子和两极转子组成。定 子的每个极上有两个绕组，将各 极中的一个绕组串联，组成初级 励磁回路；将各极中的另一个绕 组串联，组成次级感应回路。 按图5-25所示的绕组接线方式，次级绕组总感应输出电压为： keeeeU )( 23212422 0 转子转到如图5-24所示的对称于定子的位置时，定子和转 子之间的四个气隙几何形状完全相同，各极的磁通相等，使I、 III极上的感应电压与II、IV级上的感应电压相等，总输出电压 为零。 若转

19、子偏离零位一个角度，则四个气隙不再相同，造成各 极磁通的变化量不同，其中一对磁级的磁通量减小，另一对磁级 的磁通量增加。这样，次级就有一个正比于转子角位移的电压输 出。 微动同步器的灵敏度大约为每度0.25V，测量范围约 540，线性度优于0.1。 角编码器在结构上主要由可旋转的码盘可旋转的码盘和信号检测装置信号检测装置组成。 按码盘刻度方法及信号输出形式分类： 增量式编码器的输出是一系列脉冲，用一个计数装置对脉冲进 行加或减计数，再配合零位基准，实现角位移的测量。 绝对式编码器的输出是与转角位置相对应的、唯一的数字码， 如果需要测量角位移量，则只需将前后两次位置的数字码相减 就可以得到要求测

20、量的角位移。 按码盘信号的读取方式分类 光电式接触式 电磁式 光电式绝对编码器结构与工作原理 光电式绝对编码器的码盘如图12-21所示 在360范围内可编数码数 为24=16个，在圆周内的每 一个角度方位对应于不同 的编码 ，只要根据码盘 的起始和终止位置, 就可 以确定角位移 光电编码结构示意图 如图12-22 绝对位置的二进制编码的产生 绝对编码器的角度分辨率 如何保证高分辨率和测量精度 标准二进制编码的码盘的缺点 改进方法：采用二进制循环码盘(格雷码盘) ，它的相邻 数的编码只有一位变化，因此就把误差控制在最小单位内， 避免了非单值性误差。 光电式绝对编码器特点 直接把被测转角或角位移转

21、换成唯一对应的代码，无需记 忆，无需参考点，无需计数； 在电源切断后位置信息也不会丢失，而且指示没有累积误 差； 大大提高了编码器的抗干扰能力和数据的可靠性； 无磨损，码盘寿命长，精度保持性好 结构复杂，价格高，码盘基片为玻璃，抗冲击和 振动能力差； 随着分辨率的提高信号引出线较多 HGD-256光电单圈绝对编码器光电单圈绝对编码器 HGD-256型光电式绝对编码器 是集光、机、电技术于一体的 数字化传感器，可以高精度测 量转角或直线位移。通过光电 转换，将输出轴的角位移转换 成相应的数字量。 1、信号输出方式有： a.并行格雷码输出 b.485串行信号输出 c.4-20mA电流输出 d. S

22、SI同步串行信号输出 2、根据用户要求可设定并控 制测量范围的上、下限 3、可以直接连接PLC或上位机 4、铝合金外壳，特殊表面处 理 特点：特点： 12.1 12.1 位移检测位移检测 12.2 12.2 速度检测速度检测 12.3 12.3 加速度检测加速度检测 12.4 12.4 力和力和转矩检测转矩检测 12.5 12.5 机械振动测量机械振动测量 12.6 12.6 噪声检测噪声检测 速度 ：在单位时间内的位移增量在单位时间内的位移增量 ，矢量，有大小，也有方向，矢量，有大小，也有方向 物体运动速度的测量分两种： 线速度测量 旋转速度的测量 如弹丸的飞行速度、机构振动速度的测量，线速

23、度的计量 单位是米/秒(m/s)，工程上也用千米/小时(km/h)表示 如电机轴的旋转速度，常称其为转速测量，单位是转/ 分(r/min)，而在被测转速很小时，测量单位时间内物体 转过的角度，称为角速度测量，单位是弧度/秒(rad/s) 1速度测量的分类 从物体运动的形式运动的形式看，速度的测量可分为线速 度测量和角速度的测量； 从速度的参考基准参考基准来看，可分为绝对速度测量 和相对速度测量； 从速度的数值特征数值特征来看，分为平均速度测量和 瞬时速度测量； 从获取物体运动速度的方式运动速度的方式来看，又可分为直 接速度测量和间接速度测量。 2速度的测量方法 微、积分测速法微、积分测速法 线

24、速度和角速度相互转换测速法线速度和角速度相互转换测速法 利用物理参数测速法利用物理参数测速法(速度传感器法速度传感器法) 时间、位移计算测速法时间、位移计算测速法 （1 1）微、积分测速法）微、积分测速法 对测得的物体运动的位移信号微分可以得到 物体运动速度，或对测得的物体运动的加速度信号 作时间积分也可以得到速度。 例如在振动测量时，应用加速度计测得振动 体的振动加速度信号，或应用振幅计测得振动体的 位移信号，再经过电路进行积分或微分运算而得到 振动速度。 （2 2）线速度和角速度相互转换测速法）线速度和角速度相互转换测速法 线速度与角速度在同一运动体上是有固定关 系的，在测量时可以采用互换

25、的方法达到方便测量 的目的。 例如测火车行驶速度时，直接测线速度不方 便，可通过测量车轮的转速，换算出火车的行驶速 度 （3 3）利用物理参数测速法）利用物理参数测速法( (速度传感器法速度传感器法) ) 利用各种速度传感器测量与速度大小有确定 关系的各种物理量来间接测量物体的运动速度，将 速度信号变换为电、光等易测信号。这是最常用的 一种方法。 可利用物理效应很多，如电磁感应原理、多 普勒效应、流体力学、声学定律等等。 （4 4）时间、位移计算测速法）时间、位移计算测速法 这种方法是根据速度的定义测量速度， 即测量物体经过的距离L和经过该距离所需 的时间t，来求得物体运动的平均速度。L越 小

26、，则求得的速度越接近运动物体的瞬时速 度。 根据这种测量原理，在确定的距离内 利用各种数学方法和相应器件可延伸出许多 测速方法，如相关测速法、空间滤波器测速 法等等。 3.常用速度检测装置性能与特点 类 型 原理测量范围精度特点 线 速 度 测 量 磁电式 工作频率 10500Hz 10% 灵敏度高，性能稳定， 移动范围（115） mm，尺寸重量较大 空间滤波器 1.5200k m/h 0.2% 无需两套特性完全相同 的传感器 转 速 测 量 交流测速 发电机 4004000 r/min 4000r/min) 利用汽车发动机点火时， 线圈高压放电，感应出脉 冲信号，实现对发动机不 剖体测量 1

27、 2 3 4 1. 1. 磁电感应式测速磁电感应式测速 原理：原理：导体和磁场发生相对运动时，导体上会产生感应电 动势 ，感应电动势与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关 一种用于测量线速度的恒磁通动圈式磁电感应式传感器结构原理图如图 12-14，由永久磁铁、线圈、弹簧、金属骨架等组成。 E=NBLv 感应电动势E与线圈相对磁 铁的运动速度v成正比，所 以这种传感器能直接测量 速度 2. 2. 皮托管测速皮托管测速 图12-25为皮托管结构和工作原理： 测量时，将皮托管对准流体流 动方向(如图示)，就可同时测 出流体总压力和静压力，并由 导出管分别导出至测压装置。 流体总压力与静压力 的差值与流体

28、流速有 关，因而可以通过用 皮托管测出流体差压 的方法来测量流体流 速。 设流体密度为，流速为v，测出的流体总压力为Pz，静压 力为Pj，则根据流体流动的伯努利方程有： 2 0 2 v P P j z 由式可求出流速v： PPPv jz 2 )( 2 所以用皮托管测出差压P就可测出流体流速。 3. 3. 空间滤波器测速空间滤波器测速 空间滤波技术是对物体的移动进行非接触连续测量以探知其 长度、运动速度的有效手段之一。空间滤波器测速原理如图 12-26所示。 v=f / M 响应速度很快，可以用来检测 传送带、钢板、车辆等的运动 速度，检测范围为1.5250 km/h， 测量精度可达0.2% 4

29、. 4. 弹丸飞行速度测量弹丸飞行速度测量 常用时间位移计算测速法，测量原理如图12-27所示 v=L/t 产生测时脉冲信号的区截装置 ： 接触型 非接触型 对于大口径武器，则可以采用光电靶和天幕靶等区截装置来对于大口径武器，则可以采用光电靶和天幕靶等区截装置来 测量弹丸速度。测量弹丸速度。 如图如图 转速的检测方法很多，按照输出信号的特点可分为模拟式 和数字式两大类。 1. 1. 模拟式转速测量仪表模拟式转速测量仪表 直流测速发电机 原理如图12-33所示 定子产生恒定磁通0，当转子在磁场中旋转时，转子绕组中 即产生交变的电势，经换向器和电刷转换成与转速成正比的 直流电势： 当Ce、0、r及

30、RL都不变时，输出电压U0与转速n成线性关 系。对于不同的负载电阻RL，输出电压不同，负载电阻越 小，输出电压也越小。 输出斜率大、线性好，但由于有电刷和换向器，因而结 构复杂，维护不便，摩擦转距大，有换向火花，输出特 性不稳定。 直流测速发电机的特点直流测速发电机的特点 n Rr C U L e /1 0 0 离心式转速表 离心式转速表由转动轴、重锤、弹簧、连杆、套筒以及转速 指示机构等组成 ，其结构与工作原理如图12-34所示 测速原理测速原理 惯性较大，不适合测量快速变化的 转速，测量精度也受到多力面的限 制，一般在1%2%。 特点特点 结构简单、成本低，可靠、耐 用、不怕冲击振动，无需

31、电源就 可工作，测量范围较宽 频闪式转速表 频闪式转速表利用频闪效应原理来测量转速 ，检测的原理 如图12-35所示 测量方法测量方法 若已知被测转速范围是nn， 则先将闪光频率调到大于nn， 然后从高频逐渐下降，直到第一次 出现标记不动时，此时就可以读出 被测实际转速； 若无法估计被测转速时，则调整闪光频率，当旋转 的圆盘上连续出现两次标记停留现象时，分别读出对 应的转速值，然后按下式计算出真实被测转速n： 21 21 nn nn mn 2.2.数字式转速检测方法数字式转速检测方法 在指定的时间T内，对转速传感器的输出脉冲信号进行计数。 若在时间T(s)内计数值为N，转速传感器每周产生的脉冲

32、数为 Z，则被测转速n为： 测量原理 f ZZT N n 6060 测定传感器脉冲信号频率f 就可求出转速n。 磁电感应式 电容式 霍尔式 光电式 5)计数方法计数方法 根据式(12-36 ) 测出的脉冲信号频率求出待测转速的方法称为 测频法，比较适合于高转速测量。测频法有一个字计数误差， 在转速较低时会引起较大相对误差，故在低转速时，脉冲信号 的计数方法应改用测周期法。测周期法的原理见图(12-40) 转速(r/min)为 ： mZ f n 0 60 12.1 12.1 位移检测位移检测 12.2 12.2 速度检测速度检测 12.3 12.3 加速度检测加速度检测 12.4 12.4 力和

33、力和转矩检测转矩检测 12.5 12.5 机械振动测量机械振动测量 12.6 12.6 噪声检测噪声检测 加速度测量是基于测试仪器检测质量加速度测量是基于测试仪器检测质量 敏感加速度产生惯性力的测量，是一种全敏感加速度产生惯性力的测量，是一种全 自主的惯性测量。自主的惯性测量。 加速度的计量单位为m/s2(米/秒2) 。 在工程应用中常用重力加速度g=9.81m/s2作 计量单位。 加速度测量的原理是基于对质量块感受加速度时所产生的惯性 力的测量。测量时采用绝对法，把测量装置安装在运动体上进 行测量。测量加速度的装置基结构如图12-41 系统运动的微分方程： 0 2 2 ky dt dy c

34、dt xd m 有位移关系 x = y+z,若令 ； 则有： mk n / kmc 2 2 2 2 2 2 2 dt zd y dt dy dt yd nn 1. 1. 霍尔加速度传感器霍尔加速度传感器 霍尔式加速度传感器的测量原理与结构如图12-42 所示： 传感器固定在被测对象上并 与其一起作加速运动时，质 量块感受到加速度而产生与 之成比例的惯性力，使悬臂 梁发生弯曲变形， 2. 2. 电位器式加速度传感器电位器式加速度传感器 电位器式加速度传感器的测量原理与结构如图12-43所示： 传感器壳体与被测对象一起作 加速运动时，质量块相对壳体 的有位移产生并带动电刷在滑 动电阻元件上移动。

35、应变式加速度传感器的测量原理与结构如图12-44 ： 由敏感质量块感受加速度a而 产生与之成正比的惯性力F ma，再通过弹性元件把惯性 力转变成应变、应力，或通过 压电元件把惯性力转变成电荷 量，从而间接测出加速度。 测量原理测量原理 微机电系统加速度计微机电系统加速度计通常是指利用微电子加工手 段加工制作并和微电子测量线路集成在一起的加 速度计，这种加速度计常用硅材料制作，故又名 硅微型加速度计硅微型加速度计。 硅微型加速度计型式分类： 按检测质量支承方式检测质量支承方式分有悬臂梁支承、简支梁支承、 方波梁支承、折叠梁支承和挠性轴支承等； 按检测信号拾取方式检测信号拾取方式分，有电容检测、电感检测、 隧道电流检测和频率检测等 型式测量范围零偏稳定性分辨力特 点 扭摆式 1g 105g 10-4g10g10-4g2g 扭杆支承，力反馈控制、 电容检测、耐冲击 悬臂梁式 0.1g 50g LP2时，则从噪声 极LP1到总噪声级LP 的附加值LP可由下式求得： )101lg(10 10/ )( 21 LL P L PPP LLL 1