第4章 非电量基本参数的测试方法＂.pptVIP

“现代测试技术”电子教案 第4章 非电量基本参数的测试方法 重点：拉伸/压缩力、剪切力、转矩的测量布片 和接桥方法；线位移传感器的类型和测量系统； 速度、加速度和转速的测量方法。 难点：拉伸/压缩力、剪切力、转矩的测量布片 和接桥方法。 第4章 非电量基本参数的测试方法 4.1 力和转矩的测量 4.1 力和转矩的测量 力和转矩的测量以及由其产生的应力、应变测量在科 学实验和工程测量中应用非常多，在计量和商业上大量应 用的电子称重、称量衡器也是采用力测量方法。 4.1.1 拉伸力/压缩力、剪切力的测量 1. 分析应力与应变的关系 1）拉伸力/压缩力 2）剪切力 本章小结 ■ ■ ■ ■ ■ 4.3 速度和加速度的测量 4.3.2 加速度的测量 1.线加速度的测量 2）差动变压器法： 被测件以加速度 a 运动时，铁心的惯性力作用在 弹簧片上而产生弯曲变形，也即铁心相对于线圈有位 移，因此差动变压器有输出，其输出与铁心位移即加 速度 a 成正比。 差动变压器式加速度计 交流放大器 相敏检波及滤波器 显示 记录器 位移 ■ ■ ■ ■ ■ 4.3 速度和加速度的测量 1.线加速度的测量 3）压电式加速度计法： （1）石英挠性伺服加速度计； 是一种反馈式传感器。加速度借助于质量体产生的力与线 圈产生的电磁力满足平衡。即 用于检测超低频微加速度（10-5g）和静态角的良好装置。 * 现代测试技术 * 现代测试技术 ■ ■ 4.2 位移和厚度的测量 4.3 速度和加速度的测量 4.4 振动的测量 4.5 转速的测量 4.6 噪声的测量 4.7 压力的测量 4.8 温度的测量 4.9 湿度的测量 4.10 流量的测量 ■ ■ 4.1 力和转矩的测量 ■ 4.1 力和转矩的测量 ■ 4.1 力和转矩的测量 ■ 4.1 力和转矩的测量 4.1.1 拉伸力/压缩力、剪切力的测量 2. 正确的布片和接桥 1）拉伸力/压缩力； 2）剪切力。 4.1.2 转矩的测量 1. 分析应力与应变的关系 在实心圆轴情况下，外径为D。 2. 正确的布片和接桥 1）半桥接法； 2）全桥接法。 ■ 4.1 力和转矩的测量 4.1.3 应变片测量系统中的温度补偿 1）温度对测试系统的影响 ⑴应变片本身材料的热温度系数α不为零： ⑵试件材料β1与应变片β2的线膨胀系数不同，导致应 变片附加拉伸或压缩的应变： 温度引起的总的电阻变化为： ■ 4.1 力和转矩的测量 4.1.3 应变片测量系统中的温度补偿 2）温度的补偿方法 ⑴单丝自补偿法； 即 ⑵双丝组合式补偿法；即 ⑶电桥补偿法。 ①补偿板上贴补偿片； ②工作片同时当作补偿片。 ■ 4.2 位移和厚度的测量 4.2.1 位移的测量 1. 常用传感器的类型及技术性能 2. 差动电容式位移的测量 1）电容位移传感器的优点： ① 结构简单，适应性强； ② 无阻力，惯性小； ③ 有较高的灵敏度。 2）差动电容式传感器位移测量系统 由于电桥输出的电量是AM波，故在后继电路的处理中 要加解调装置。 ■ 位移传感器一览表 ■ 差动电容式传感器位移测量系统框图 ■ 4.2 位移和厚度的测量 4.2.1 位移的测量 3.差动变压器式位移的测量 1）差动变压器式位移传感器的特点： ① 测量精度高，能测大位移； ② 不必用高频电源，提高抗干扰； ③ 比较笨重，有电磁吸力，线圈发热。 2）差动变压器式传感器位移测量系统 由于电桥输出的电量是AM波，故在后继电路的处理中 要加解调装置。 ■ 差动变压器式传感器位移测量系统框图 ■ 4.2 位移和厚度的测量 4.2.1 位移的测量 4.计量光栅式位移的测量 1）光栅的定义： 是一种在某种基底上均匀地依次排列着透光条纹的光学 器件。用于位移测量的光栅称为计量光栅。 2）光栅式位移传感器 又称光栅读数头，主要由标尺光栅、指示光栅、光路系 统和光电器件组成。 指示光栅后面出现的是莫尔条纹。在暗条纹处，光通量 最小；而亮条纹时，光通量最大。在最大和最小之间，光通 量是线性变化的。因此，光通量的变化应符合三角波变化规 律。但由于两光栅之间的距离、光源的宽度、光栅的衍射作用 等，光通量的变化近似遵从正弦波变化规律。 ■ 示 透射光栅示意图 莫尔条纹的形成 ■ ■ 光栅位移与输出电压的关系 ■ 4.2 位移和厚度的