速度加速度测量.pptVIP

14.2 速度测量 物体的运动速度分为线速度和角速度(转速)。 速度是位移对时间的微分，对加速度的积分，可通过位移传感器的输出电信号通过微分电路进行微分，或者把加速度传感器的输出电信号通过积分电路进行积分，就可以得到速度随时间的变化关系。 存在的问题： 1) 微分处理 2) 积分处理 因此速度测量最好采用直接测量法。 14.2.1 平均速度法 平均速度法适用于测量运动较平稳的物体的速度。 通过已知的位移Δx和相应的时间间隔Δt来测量平均速度 。 14.2.1 平均速度法 线圈靶的类型 感应线圈靶 感应线圈靶：要求被测物体带有磁性 结构特点：仅有一组感应线圈 励磁线圈靶 励磁线圈靶：要求运动体是磁导体。 结构特点：两组线圈，外层为感应线圈，内层为励磁线圈 感应线圈靶的工作原理 基于电磁感应原理 天幕靶是一种光电靶，利用太阳光在大气中散射而形成的自然光为光源。也可以使用直流光源。 特点：对运动体材料没有特殊要求，对运动体飞行没有干扰。 天幕靶的工作原理 14.2.2 瞬时速度测量 永磁感应测速传感器结构特点： 速度线圈均匀密绕，采用串联连接方式 位移线圈：相邻两个位移绕组的绕向相反，相邻绕组之间距离称为节距。 14.2.2 瞬时速度测量 2、永磁感应测速传感器工作原理 基于电磁感应原理 1）两组速度线圈绕组串联的目的 ●提高传感器灵敏度； ●消除运动体振动 2）位移线圈绕组 原因：目前国内外没有线速度标准源，无法对速度信号进行标定。 目的：对速度进行标定或标记。 3）铁芯材料 ▲采用软磁材料，同时采取防涡流措施。 ▲铁芯材料：剩磁强度和矫顽力尽可能小，以防永久磁铁对其磁化，以提高传感器的线性度。 ▲一般选用：坡莫合金——经特殊热处理后的铁镍合金。 ▲结构形式：采取扁平的薄片状铁芯，以尽可能减少铁芯中产生的电涡流。 2）传感器对测量放大器的要求 系统等效电路 该模型是一阶线性系统的数学模型，测量电路的动态特性取决于时间常数τ，且有 4、速度灵敏度求取方法 积分标定法 4、速度灵敏度求取方法 4、速度灵敏度求取方法 数值积分法 14.2.3 转速测量举例 14.3 加速度测量 线加速度是指物体质心沿其运动轨迹方向的加速度，是描述物体在空间运动本质的一个基本量。 线加速度的单位是m/s2，而习惯上常以重力加速度g作为计量单位。对于加速度，常用惯性测量法，即把惯性型测量装置安装在运动体上进行测量。 1 惯性式加速度计的工作原理 由牛顿运动定律，有： 经整理后得： 该物理模型是一个典型的二阶线性测量系统，引入无阻尼固有圆频率ωn及无阻尼阻尼比ξ： 频率响应函数为 幅频特性为: 结论： 惯性式加速度计必须工作在低于其固有频率的频域内。因此，惯性式加速度计有尽可能宽的工作频域，它的固有频率应尽可能高一些，也就是弹簧的刚度k应尽可能大一些，质量m应尽可能小。 2 应变式加速度计 3 压电加速度计 谢谢 ! 压电加速度计是一种惯性式传感器，它的输出电荷与被测的加速度成正比 1) 结构特点： 基座：加厚基座或刚度较大的材料； 质量块m：具有一定的重量，以提高传感器的灵敏度； 引线：直接焊接在晶体表面的金属片上，一般采用镀银电极； 预加载荷：由硬弹簧、螺栓、螺母对质量块、晶片预加载荷 被测加速度a ma F(惯性力) Q U 等效质量块m 晶片 电荷放大器 3 压电加速度计 2)工作原理 采用正弦运动法进行标定 可分为绝对标定法和相对标定法（比较标定法） 1) 绝对标定法 以振动的位移和频率作为基本量值。 4 加速度传感器系统的标定方法 特点： 要记录振动的振幅 振动的频率 进行数据处理算出标准加速度值。 读数显微镜 振动台 加速度计 2) 比较标定法 4 加速度传感器系统的标定方法 特点： 有一只标准加速度计（参考加速度计） 由标准加速度计测出振动体的加速度值 根据标准加速度值与被标加速度计的输出信号进行换算。 标准加速度计 待标加速度计 振动台 * 测 试 技 术 常用的区截装置有： 线圈靶 光幕靶 天幕靶 网靶 铝箔靶 钢板靶 1、线圈靶 x z y 0 r p a ? Q p为点磁偶极子的磁矩 n为线圈靶的有效圈数 μ0运动体的磁导率 a为线圈的有效半径 1、线圈靶 ?x ?x e