机械工程测试技术第六章.ppt

第一节概述第三节位移测量的应用第二节常用的位移传感器 2 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,,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表6-1 常用线位移传感器的性能与特点型式测量范围精确度线性度特点变阻式滑线 1~300mm ±% ±% 分辨力较高,机械结构不牢固,大位移时在电刷上加杠杆机构变阻器 1~1000mm ±% ±% 结构牢固,寿命长,分辨力较差,电噪声大电阻应变式不粘贴±% 应变±% ±1% 不牢固粘贴±% 应变± (2~3)% ±1% 牢固,使用方便,需温度补偿和高绝缘电阻半导体±% 应变± (2~3)% 满刻度±2% 输出幅值大,温度灵敏性高电感式差动变压器 ~5mm ± (1~3)% ±% 分辨力高,寿命长,后续电路较复杂螺管式 ~100mn ± (~3)% ±% 测量范围宽,使用方便可靠,寿命长,动态性能较差涡流式±~ ±250 mm ± (1~3)% <3% 结构简单,耐油污、水,被测对象材料,灵敏度不同,线性范围须重校电容式变面积(10 -3 ~10)m m ±% ±1% 线性范围大,精确度高,受介质常数影响大( 温度,湿度) 变间隙(10 -8 ~100)m m % ±1% 分辨力高,非线性较大霍尔元件± % 结构简单,动态特性好,对温度敏感感应同步器 10 -3 ~10000 mm μ m/250m m 模、数混合测量系统, 数显长光栅 10 -3 ~1000m m 3μ m/1m 同上,分辨力高(~1 μ m) 长磁栅 10 -3 ~10000 mm 5μ m/1m 制造简单,使用方便, 分辨力 1~5 μm 部分测量角位移的传感器的性能及特点。型式测量范围精确度线性度特点滑线变阻式 0° ~360 °±% ±% 结构简单,测量范围广,存在接触摩擦,动态响应差变阻器 0~60 转±% ±% 耐磨性好,阻值范围宽,接触电阻和噪声大,附加力矩较大差动变压器式 0°~±120 ° (~) % ±% 分辨力高,耐用,可测位移频率只是激励频率的 1/10 ,后续电路复杂应变计式±180 °1% 性能稳定可靠,利用应变片和弹性体结合测量角位移自整角机 360 °± °~±7°±% 对环境要求低,有标准系列, 使用方便,抗干扰能力强,性能稳,可在 1200r/min 下工作,精度低,线性范围小旋转变压器 360 °2′~5′小角度时 % 微动同步器±5°~±40 ° (~1) % ±% 分辨力高,无接触,测量范围小,电路较复杂电容式70°25″分辨力高,灵敏度高,耐恶劣环境,需屏蔽圆感应同步器 0° ~360 °± ″分辨力高,可数显圆光栅 0° ~360 °± ″分辨力高,可数显圆磁栅 0° ~360 °±1″磁信号可重录角度编码器接触式 0° ~360 °10 -6 /r分辨力高,可靠性高光电式 0° ~360 °10 -8 /r8 8 第二节常用的位移传感器一、滑线电阻式位移传感器一、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 6-19 9 第二节常用的位移传感器一、滑线电阻式位移传感器一、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。 10 10 二、应变片式位移传感器二、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