《传感器检测技术及仪表》第9章

1、第 9 章 机 械 量 的 电 测 法,9.1 转速的电测法 转速的表示方式： 1、转动角速度 2、转速每分钟转动圈数n 3、转动频率f每秒钟转动圈数 4、转动周期,9.1.1模拟式电测法 一、测速发电机把转速转换成电压,9.1.1 模拟式电测法 二、磁性转速表 把转速转换为转角,图9-1-1 磁性转速表的结构原理,图9-1-2 离心式转速表结构原理,三、离心式转速表把转速转换为位移,图 913 频闪转速表原理图,1被测转轴；2反光标志；3频闪管；4多谐振荡器,四、频闪转速表,反光标志最亮且稳定不动时，闪光频率等于转动频率,一、转速传感器将转速转换成脉冲频率 1、转换公式 脉冲频率 n每分钟转

2、动圈数 m每转一周传感器发出脉冲数， 2、实例： 1磁电式 图91-4 图91-5 2电容式 图91-6 3霍尔式 图91-7 4光电式：透射式 图91-8（b） 反射式 图91-8（a） 5圆栅式 图91-9,9.1.2 计数式电测法,1、磁电式转速传感器,（a）开磁路磁阻式 （b）闭磁路磁阻式,磁阻式转速脉冲转换电路,图 916 电容式转速传感器,2、电容式转速传感器,图 917 霍尔式转速传感器,3、霍尔式转速传感器,（a）反射式 （b） 透射式,4、光电式转速传感器,光电式转速传感器测量电路,图 919 多齿电容传感器,5、多齿电容传感器,二、转速传感器测量电路,1、测频计数式,2、测

3、周计数式,9.2 振动的电测法,9.2.1 相对振动传感器与绝对振动敏感器 一、相对振动传感器 相对振动物体相对于其平衡位置的往复运动。,（a）固接式 （b）弹压式,特点： 固定部分与运动 参照点（平衡）位 置相对静止 可动部分与被测 振动体一起运动,二、绝对振动敏感器 绝对振动被测物体相对于大地或惯性空间的往复运动 敏感器功能：把被测物体的绝对振动x转换成敏感器 可动部分与固定部分的相对振动y,固定部分与被测振 动体一起运动 可动部分（质量m ） 通过弹簧K与固定 部分相连接 可动部分与固定部 分之间相对运动受 阻尼力作用，阻尼 系数为C。,2、绝对振动敏感器的运动分析 运动关系 ： （矢量

4、相加） 受力分析：弹簧力 阻尼力 运动方程 传输函数：,（高通） （带通） （低通）,2、绝对振动敏感器的功能： 当 时 为位移敏感器 当 时 为加速度敏感器 当 时 为速度敏感器,9.2.2 绝对振动电测法 一、位移传感器配接绝对振动敏感器 可动部分与固定部分用弹簧片或弹性体相连， 可动部分与质量块相连， 固定部分与被测振动体相连。,9.2.2 绝对振动电测法 一、位移传感器配接绝对振动敏感器,1、电容式加速度传感器,接入变压器电桥 输出电压幅值与 加速度幅值关系,2、差动变压器式加速度传感器,特点：传感器壳体固接在被测振动体上 悬臂梁作为质量块的弹性支承 悬臂梁根部应变电桥输出电压 与被测

5、振动加速度成正比,3、应变式加速度传感器,图 925 （b）以悬臂梁作为弹性支承的加速度传感器,4、霍尔式加速度传感器,悬臂梁由金属片和双压电片构成, 一端固定在传感器外壳上， 另一端装有质量块。悬臂梁作为质量块弹性支承。双压电片弯 曲产生电荷与加速度成正比。,5压电式加速度传感器 （1）弯曲型,5压电式加速度传感器 （2）压缩型 （3）剪切型,二、磁电式传感器配接绝对振动敏感器 电动式地震检波器,可动部分与固定部分用弹簧片相连， 可动部分为活动线圈和铝筒（质量m）， 固定部分为外壳和磁钢与被测振动体相连， 线圈相对磁钢的运动产生感应电压。,三、惯性式测振传感器配接微分电路和积分电路 1、在位

6、移传感器后配接一级微分电路构成速度传感器， 2、在位移传感器后配接二级微分电路构成加速度传感器。 3、在速度传感器后配接积分电路构成位移传感器。 4、在速度传感器后配接微分电路构成加速度传感器。 Xm振动位移幅值、 Vm振动速度幅值、 Am振动加速度幅值 只要测得一个振动参量， 就可根据振动频率求得 另外两个振动参量。,9.3 力与荷重的电测法,9.3.1 力敏感器把力转换成位移或应变,一、实心圆柱,二、悬臂梁,（a）等截面梁 （b）等强度梁,各种力敏感型弹性元件的共同点： 在一定的弹性限度范围内，能把力转换 成与其成正比的位移或应变。 其转换关系式可统一简化为： 因此，应变式传感器和位移传感

7、器 只要配置力敏感型弹性元件，便可构成 能够把力转换成电量的力传感器,9.3.2 力的间接电测法,1、受力圆柱上沿轴向和周向粘贴应变片 四应变片连接成差动全桥,一、应变式力传感器应变片粘贴到力敏感器上接成差动电桥,应变电桥的输出电压,2、等强度梁上下两表面粘贴应变片，四个应变片连接成差动全桥,应变电桥输出电压,3、受力薄臂环上粘贴应变片，四个应变片连接成差动全桥,应变电桥输出电压,4、受力固定梁粘贴应变片，四个应变片连接成差动全桥,应变电桥 输出电压,图 937 电容式荷重传感器 1动极板；2定极板；3绝缘材料；4弹性体；5极板支架,二、位移式力传感器 1、电容式荷重传感器,2、差动变压器式荷重传感器,9.3.3 电子秤 1、电子台秤,2吊车秤 3料斗秤 4平台秤和轨道衡,5、电子皮带秤,9.4 力矩的电测法,9.4.1 扭轴（扭矩敏感器）,扭轴产生的剪应变：,扭轴两端面的扭角：,9.4.2力矩的扭轴式电测法 一、应变法 在扭转轴上选取适当的截面