有时候也应用在振荡检测和分析方面,旋转、振动接收机械二者不能

1、有时候也应用在振荡检测和分析方面，旋转、振动接收机械二者不能有共振，可用高频加速计检测，对振荡分析而特别设计的加速计又称振荡计（vibrometer） 2-12转速计（Tachometer）用以检测转轴的旋转角速度。常用2种（转换）方法：1 电压大小：直流发电转速计、感应杯转速计2 电压频率：交流旋转磁场转速计、齿伏转子转速计、光电池检测转速计2-12-1 直流发电转速计（DC Generator Tachometer）实质就是直流发电机。磁场：定子（stator）上的永久磁铁或电磁铁建立。输出电压：经由换流片和炭刷输出的电枢（armature）电压。VGkBSK是比例常数，依结构而定；B是磁

2、场强度；S是转速。 磁场固定，k固定，输出电压与转速成正比。使用时，发电机转轴与待测量的转轴相连，读取输出电压，转换后即可得到转轴角速度。当旋转方向相反时，输出电压极性相反，因此同时可测量转向。2-12-2 感应杯转速计（Drag Cup Tachometer）2组互成直角的绕组，转子：中空铜圆柱体（杯cup），带重叠铁心，铁心与杯不接触，杯与待测转轴相连，测量转速。激磁绕组（exciting winding），由交流电源驱动，在杯内感应涡电流（eddy），产生和激磁磁场垂直的电枢反应磁场（armature reaction field），在定子上的输出绕组上感应交流电压，大小与杯转速成正比。

3、输出电压频率等于激磁电源，相位与之相差90°，转轴旋转方向决定二者之间先后关系，因此同样可测量转速。所以以电压大小表示转速的转速计均有3原因导致误差：1 信号的负载效应输出电压因输出绕组的负载电流变化而改变（绕组的压降因电流改变变化导致）2 温度变化 导致铁心材料磁性发生变化，使磁场强度也变化，所产生电压自然也会改变3 转轴震动 激磁绕组和电枢间距离发生改变，电压也变2-12-3 交流旋转磁场（Rotating Field AC Tachometer） 就是交流发电机。磁场：转子上的永久磁场产生。转子转轴与待测转轴相连，旋转的转子磁场在定子的输出绕组上感应出交流电压，频率与转速成正比

4、，用频率测量转轴转速。2-12-4齿式转子转速计（Toothed-Rotor Tachometer）图2-29 a）齿式转子转速计略图，b）齿式转子转速计输出电压波形转子有几个铁磁牙齿（ferromagnetic teeth），定子上有一永久磁铁，上有绕组。转子旋转时，牙齿相继靠近定子磁极而后远离。当牙齿靠近时：磁路阻抗降低，磁心内磁场强度增大，牙齿远离时：相反，磁路阻抗上升，磁心内磁场强度减小；因此每个牙齿经过磁极时，磁场强度产生一个起伏，在磁极绕组上感应出一个交流电压，每个牙齿产生一个电压脉冲，频掇与转矩关系：Sf/n，S为转速转数/秒），f为脉冲频率（脉冲数/秒），n为牙齿个数。2-12

5、-5 光电池检测转速计（Photocell Pickup Tachometer）与光切割装置原理类似。光源和光电池之间放有一个旋转圆盘，盘的某些部分透光，另一些部分不透光，因此光电池不断接收到有无的信号，频率与圆盘角速度成正比，将圆盘转轴与待测转轴相连，光电池产生一个电压脉冲（序列），转速与脉冲电压频率之间关系：Sf/n，S为转速（转数/秒），f为脉冲频率（脉冲数/秒），n为透光部分个数。2-12-6 频率转速计和（电压）大小转速计的比较（Frequency Tachometer Versus Magnitude Tachometer）频率法：不因输出负载效应、温度变化、转轴震动等产生误差，具

6、有理想的线性，但读数不方便。电压大小法：在反馈系统中，应用较为方便，直接连接至比较器，不需A/D转化。2-13霍尔效应传感器（Hall-Effect Transducer）2-13-1 霍尔效应解释（The Hall Effect Explained）磁敏式检测元件。 霍尔效应：（半导体）材料垂直放置于磁感应强度为B的磁场中，当有电流通过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势U，此现象称为霍尔效应。 （半导体）薄片通以电流I，电子的运动轨迹将发生偏移，使薄片一侧带正电，另一侧负电，形成电场E，当电场力FE与洛伦兹力FL作用相等时，动态平衡，相应称霍尔电场E，霍尔电势U。FLevB；其中，e

7、：电子电量，v：电子运动速度，B：磁感应强度FEeEeU/a；其中，a：霍尔元件宽度I-nevad；其中，n：电子浓度（单位体积的电子数），d：霍尔元件的厚度UIB/nedRIB/dKIB；其中，R：霍尔系数，由材料决定，K：霍尔元件灵敏度，与材料和几何尺寸有关，厚度越小，灵敏度越高（一般0.1mm，薄型的只有1m）图2-30 霍尔效应，a）缺乏磁场，无霍尔效应，b）在磁场中电荷载子不均匀分布于平板导体，c）非均匀分布电荷产生一个边对边的电位差异-霍尔电压霍尔元件常用半导体材料（锗、硅等）制成，长方形（2：1），长度方向两端焊有2根引线，称为控制电流引线，薄片另两端中间焊有2根引线，称为霍尔电

8、压引线，引线焊接呈纯电阻性质，壳体非导磁金属陶瓷或环氧树脂封装。电流恒定时，霍尔电压U与B关系在一定范围内保持线性，磁场交变时，U交变，频率限制在Khz以下，磁场与温度一定时，U与控制电流维持良好线性关系。2-13-2霍尔效应接近检测计（Hall-Effect Proximity Detector） 物体感知检测，小型的永久磁铁附于物体上，并装置霍尔效应磁性检测计，物体接近时，磁场穿过检测计表面。图2-31 霍尔效应接近检测计示意图2-13-3 霍尔效应功率传感器（Hall-Effect Power Transducer）PIU，1 流经平板导体的电流I需与电路中电流成正比；2 磁场强度B需与

9、电路中电压成正比。使用电流转换器（产生控制电流I）和电压变压器（驱动电磁线圈产生磁场B）实现图2-32 霍尔效应功率转换器，磁场强度正比于负载电压，平板导体电流正比于负载电流2-13-4 霍尔效应流量计（Hall-Effect Flowmeter）某些液体/气体的化学结构中包含自由电荷载子（称离子，ion），在流过管道时，其速度可测，若横截面已知，流量/速度可得。固定B，正离子集中于顶部（负离子，在底部），产生霍尔电压。常值离子浓度，固定B，电压与流速成正比。与机械式流量计相比，霍尔效应流量计几乎无能量损失。图2-33 霍尔效应流量计示意图2-14湿度传感器（Humidity Transduc

10、er）很多时候，对水分含量有特殊要求，并加以控制。有时候是对空气中的水份，有时候，产品本身，常用相对湿度表示。 湿度是表示空气中水蒸气含量的物理量。常用绝对湿度和相对湿度来表示。绝对湿度是指在一定温度及压力条件下，每单位体积的混合气体中所含水蒸气的质量，单位为g/m3。相对湿度（RH，relative humidity）：指气体的绝对湿度与同一温度下达到饱和状态的绝对湿度的比值，单位用%表示（空气中所含水气量与空气所能容纳的最高含水量之比）。2-14-1 电阻湿度计（Resistive Hygrometer） 空气中相对湿度变化，引起其电阻变化。 2片金属片附于塑料基体上，互不接触（塑料隔离绝

11、缘），外涂氯化锂（lithium-chloride）。当RH增高时，表层氯化锂吸收较多水份，电阻显著下降，因此2金属片间电阻跟着随之下降，所以接头间电阻可以用来测量RH，典型特性曲线。图2-34 a）电阻湿度计外观，b）电阻湿度计的电阻与相对湿度间关系曲线不能涵盖0100，一般安全上限为90，超过此，氯化锂吸进过量水份，电阻特性会受到永久性破坏，不能再用。湿敏电阻特性与温度有关，所以使用中常采用温度补偿措施（一般用热敏电阻进行补偿）。大多数湿敏电阻特性是非线性的，准确度要求较高时，采用线性化处理。2-14-2 干湿球湿度计（Pschrometer）2只温度计，一只测量干球（dry bulb，暴

12、露在空气中）温度，一只测量湿球（wet bulb，浸在纯水纤维里的）温度。湿球温度比干球（等于空气的温度）低，因为纤维材料里的水份不断蒸发，带走热量，RH低，蒸发大，温度降得多，（干湿球）温差大，反之，温差小，因此（干湿球）温差是RH的指标。根据干湿球温度计的特性表，即可算出空气的RH。可应用于控制系统，控制湿度。图2-35 a）干湿球湿度计示意图，用RTD做测温计，b）干湿球湿度计特性表，列出温度差、干球温度、相对湿度之间关系。2-14-3 检测固态材料的湿度（Detecting Moisture Condition in a Solid Material）检测含水量在参考值的上/下，不需准确知道其值，如连续的带状产品（纸、纺织品等）。带状材料从2只滚轮中通过，滚轮分别与产品上下面接触，滚轮中心引线，接线间电阻即表示材料的含水量，一般湿的时候，电阻低，干，高。利用电桥，参考值，平衡，含水量高/低，引起电桥失衡，输出电压，极性表示偏差的方向，大小表示偏差大小，必要时送入控制器，调整，使含水量恢复正常。并未真正检测湿度的多少，仅进行比较。图2-36 a）检测带状材料含水量的方法，b）电桥输出电压与材料含水量间有一定的关系总结： 1 LVDT：检测机械位移2 波东管、波纹管：检测流体压力3 热电偶：检测高温（线