机械工程测试技术基础-第三版-第六章讲义.ppt

2 第一节 概述 位移测量是线位移和角位移测量的统称,测量时应根据具体的测量对象,来选择或设计测量系统. 由于在不同的场合下对位移测量的精度要求不同，形成了多种多样的位移传感器及其相应的测量电路或系统 3 第一节 概述 表6-1 一些常用的位移传感器及其性能特点 4 第二节 常用的位移传感器 一、滑线电阻式位移传感器 滑线电阻的结构形式有缠绕式和单丝式。 滑线电阻式位移传感器具有结构简单、使用方便、输出大、性能稳定等优点，但由于触头运动时有机械摩擦，其使用寿命受限、分辨率较低、输出信号噪声大、不宜用于频率较高时的动态测量 上图c为桥式测量电路，供桥电源为具有一定精度的直流稳压电源，电桥的输出直接用光线示波器显示。 5 第二节 常用的位移传感器 一、滑线电阻式位移传感器 　滑线电阻式位移传感器和测量系统如图6-1所示。 a直线位移型b 角位移型 c 测量电路 1 滑线电阻 2 滑动触头 图6-1 6 二、应变片式位移传感器 第二节 常用的位移传感器 应变片式位移传感器的测量原理： 利用一弹性元件把位移量转换成应变量，而后用应变片、应变仪等测量记录。 应变片式位移传感器如图6-2所示。 a 悬臂梁及贴片 b应变片接桥 图6-2 7 第二节 常用的位移传感器 二、应变片式位移传感器 对于等断面梁，贴片处的应变 与位移 间的关系为 或 式中 l、h为梁的长度、厚度 X为从自由端到贴片处距离 这种测量方法一般只用于小位移 250 m的情况下。 8 第二节 常用的位移传感器 二、应变片式位移传感器 圆环和半圆环式弹性元件及其贴片和接桥如图示。 9 第二节 常用的位移传感器 圆环或半圆环弹性元件，当它在被测位移δ的作用时，会产生弯曲应力和应变，其应变值与位移成正比。 由于这种方法直接测量的位移量较小，为了扩大其量程，可通过一些装置将小位移进行变换。 下面所示就是用一斜面将小位移变换成大位移的装置 二、应变片式位移传感器 10 第二节 常用的位移传感器 图6-4是用一斜面将小位移变换成大位移的装置。 二、应变片式位移传感器 图6-4 11 第二节 常用的位移传感器 三、 差动变压器式位移传感器 图6-5示出了差动变压器的结构和接线情况。 1 一次侧线圈 2、3二次侧线圈 4 铁心 图6-5 12 第二节 常用的位移传感器 差动变压器的差动整流电路如图所示。 三、差动变压器式位移传感器 13 第二节 常用的位移传感器 三、差动变压器式位移传感器 差动整流电路与相後检测电路的功能基本相同，虽然检波效率低，但其测量线路简单，故用得也很多，差动变压器的最后输出一般可用示波器直接显示。由于示波器振子的内阻都很小，当差动变压器的测量电路是电压输出时，振子回路应接入电阻，以保证线性 差动变压器式位移测量系统具有精度较高、性能稳定、线性范围大、输出大、使用方便等优点。由于可动铁心具有一定的质量，系统的动态特性较差。 14 第二节 常用的位移传感器 四、光电脉冲式位移传感器 光电脉冲式位移传感器： 实际上是一个位移—数字编码器，工作时可将机械位移转换成数量的电脉冲信号输出。 光电脉冲式位移传感器的组成及其工作原理如图6-7所示。 1 圆盘 2 被测轴 3 光源 4 光敏二极管 5 平板 图6-7 15 第二节 常用的位移传感器 图a是测量角位移的透射光电脉冲转换器。 圆盘1 与测轴2一起转动时，照射到光敏二极管4上的光线就会时有时无，通过 光敏二极管的光电效应以及测量电路的变换就输出电脉冲；电脉冲的数目与光线的通断交数成正比，根据脉冲数目就可测出被测轴的转角。 图b是测量线位移的反射式光电脉冲转换器。工作原理与透射式的基本相同，不同点在于照射光敏二极管的光是靠反射光。 四、光电脉冲式位移传感器 16 第二节 常用的位移传感器 光电脉冲式位移传感器的后续测量电路和显示记录装置如图6-8的框图所示。 四、光电脉冲式位移传感器 图6-8 17 第二节 常用的位移传感器 用上述方法，无法判断位移的正负方向，在需要判断方向的场合，需要多加一个光电管和一套测量电路。 两光敏二极管的装设位置如图6-9所示。 四、光电脉冲式位移传感器 图6-9 18 第二节 常用的位移传感器 判断位移方向的电路框图如图6-10所示。 四、光电脉冲式位移传感器 当用示波器记录时，可用两个或三个振子分别记录方向信号和脉冲信号，处理数据时进行加减处理，才得真实位移。用计数器计数时，要用可逆计算器、方向信号（＋）、（－）控制计数器的“加”、“减”法运算、　脉冲信号作计数器的计数脉动，计算所记录的脉冲数就与实际位移成正比。 图6-10 19 第三节 位移测量的应用 一、回转轴径向运动误差的测量 回转轴运动误差是指在回