测试技术教案9、10幻灯片.pptVIP

桥梁固有频率测量可用来判断桥梁结构安全状况，对重要桥梁通常每年进行一次测量。当桥梁固有频率发生变化时，说明桥梁结构有变化，应进行仔细的结构安全检查。 　　桥梁固有频率测量可采用在桥梁中部的桥身上粘贴应变片，形成半桥或全桥的测量电路，如下图所示。然后用载重20吨、30吨、....的卡车以每小时40公里、80公里的速度通过大桥。在桥梁中部的桥面上设置一个三角枕木障碍，当前进中的汽车遇到障碍时对桥梁形成一个冲击力，激起桥梁的脉冲响应振动。用应变片测量振动引起的桥身应变，从应变信号中就可以分析出桥梁的固有频率。  由悬臂梁、质量块、基座组成。测量时，基座固定在振动体上，振动加速度使质量块产生惯性力，悬臂梁则相当于惯性系统的“弹簧”，在惯性力作用下产生弯曲变形。 当物料加到载物台后，应变片会发生变形，通过电桥放大后产生电压输出。 这种类型的传感器常常固定一块极板而使另一块极板移动，从而来改变间隙δ以引起电容的变化。 灵敏度S与极距平方成反比，极距愈小，灵敏度愈高。由于电容量C与极距δ呈非线性关系，故这将引起非线性误差。为了减小这一误差，通常规定测量范围 。一般取极距变化范围为 ，此时，传感器的灵敏度近似为常数。实际应用中，为了提高传感器的灵敏度、增大线性工作范围和克服外界条件(如电源电压、环境温度等)的变化对测量精度的影响，常常采用差动型电容式传感器。 主要由振动膜片、刚性极板、电源和负载电阻等组成。它的工作原理是当膜片受到声波的压力，并随着压力的大小和频率的不同而振动时，膜片极板之间的电容量就发生变化。与此同时，极板上的电荷随之变化，从而使电路中的电流也相应变化，负载电阻上也就有相应的电压输出，从而完成了声电转换。  当改变两极板间的相对转角时，两极板的相对公共面积发生变化。 被测液面发生变化时，介电常数将发生变化而导致电容量的变化。 传感器主要由线圈、铁芯和活动衔铁三部分组成。中间插入杆可以上下移动、即为测试中的感知元件。 线圈包括一个初级线圈和两个反接的次级线圈，原线圈电感匝数为w，次级线圈反绕，匝数为w1、w2，且w1=w2，当初级线圈输入交流激励电压时，次级线圈将产生感应电动势e1和e2。由于两个次级线圈极性反接，因此，传感器的输出电压为两者之差，即ey=e1-e2。活动衔铁能改变线圈之间的藕合程度。输出ey的大小随活动衔铁的位置而变。当活动衔铁的位置居中时，e1=e2，ey=0；当活动衔铁向上移时，e1e2，ey0；当活动衔铁向下移时，e1e2，ey0。活动衔铁的位置往复变化，其输出电压也随之变化，输出特性如下图所示。 值得注意的是：首先，差动变压器式传感器输出的电压是交流量，如用交流电压表指示，则输出值只能反应铁芯位移的大小，而不能反应移动的方向；其次，交流电压输出存在一定的零点残余电压，零点残余电压是由于两个次级线圈的结构不对称，以及初级线圈铜损电阻、铁磁材质不均匀、线圈间分布电容等原因所形成的。所以，即使活动衔铁位于中间位置时，输出也不为零。鉴于这些原因，差动变压器式传感器的后接电路应采用既能反应铁芯位移极性，又能补偿零点残余电压的差动直流输出电路。 5 电感式传感器 灵敏度 灵敏度随气隙长度变化 线性误差 取气隙长度变化范围 Δδ/δ≤0.1 （2）典型结构： 差动型 面积A0变化 灵敏度低 一个线圈自感增加，一个线圈自感减小。改善了线性特性，并提高了灵敏度。 5 电感式传感器 （3）应用案例 电感式接近传感器（金属） 被测物体构成电感器的衔铁，当物体移向接近传感器时，物体和接近传感器间的间隙变化，使得线圈的自感量发生变化。接近开关的检测物体，只限于金属导体。 5 电感式传感器 2.涡电流式 （1）工作原理： 基于金属体在交变磁场中的涡电流效应。 当线圈中通以一交变高频电流 i时，会引起一交变磁通Ф。在靠近线圈的金属表面内部产生一感应电流i1，该电流i1即为涡流。根据楞次定律，由该涡电流产生的交变磁通Ф1将与线圈产生的磁场方向相反，亦即Ф1将抵抗Ф的变化。由于该涡流磁场的作用，会使线圈的等效阻抗发生变化，其变化的程度除了与两者间的距离δ有关外，还与金属导体的电阻率ρ、磁导率μ以及线圈的激磁电流圆频率ω等有关。 5 电感式传感器 （2）测量电路 涡流传感器的测量电路一般有阻抗分压式调幅电路及调频电路。 分压式调幅电路原理 调频电路工作原理 5 电感式传感器 测厚仪 （3）应用案例 V 检波 检波 金属板 比较电压 加法器 d D 5 电感式传感器 无损探伤 原理 裂纹检测，缺陷造成涡流变化。 油管检测 5 电感式传感器 二. 互感型（差动变压器式电感传感器） 1.工作原理 电磁感应中的互感现象： 当线圈W1输入有交流电流i1时，在线圈W2中则产生感应电动势e12，其大