《機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)》PPT課件

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1、Mechanical Engineering Testing Technique測(cè) 試 技 術(shù) 制 作 室 目 錄v緒 論v信 號(hào) 的 描 述v測(cè) 試 裝 置 的 基 本 特 性v電 阻 應(yīng) 變 片v測(cè) 量 電 橋v電 阻 應(yīng) 變 儀v記 錄 儀 器 v零 件 應(yīng) 力 的 測(cè) 量v力 參 數(shù) 的 測(cè) 量v運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù) 的 測(cè) 量v機(jī) 械 振 動(dòng) 的 測(cè) 量v電 動(dòng) 機(jī) 電 參 數(shù) 的 測(cè) 量v誤 差 分 析 與 數(shù) 據(jù) 處 理 測(cè) 量 是 指 確 定 被 測(cè) 對(duì) 象 屬 性 量 值 為 目 的 的 全 部 操 作 。測(cè) 試 是 具 有 試 驗(yàn) 性 質(zhì) 的 測(cè) 量 ， 或 者 可 以 理 解

2、為 測(cè) 量 和 試 驗(yàn) 的 綜 合 。測(cè) 試 的 基 本 概 念 力 學(xué) 參 數(shù) ： 表 明 機(jī) 器 工 作 負(fù) 荷 狀 況 的 參 數(shù) ， 力 、 力 矩 、 應(yīng) 力 、 電 壓 等 ； 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù) ： 表 明 機(jī) 械 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 的 參 數(shù) ， 位 移 、速 度 、 加 速 度 等 ； 電 參 數(shù) ： 表 明 機(jī) 器 工 作 負(fù) 荷 狀 況 的 參 數(shù) ， 電 流 、 電 壓 、 功 率 等 ； 工 藝 參 數(shù) ： 表 明 加 工 工 藝 條 件 的 有 關(guān) 參 數(shù) ， 如 加 工 對(duì) 象 的 加 工 量 、 溫 度 、 幾 何 形 狀 等。 測(cè) 量 參 數(shù) 測(cè) 量 方 法 的 分

3、 類 機(jī) 械 測(cè) 量法 光 測(cè) 法 電 測(cè) 法 等等 測(cè) 試 系 統(tǒng) 的 組 成 通 過 測(cè) 試 技 術(shù) 的 基 礎(chǔ) 理 論 學(xué) 習(xí)和 實(shí) 驗(yàn) ， 培 養(yǎng) 學(xué) 生 能 正 確 地 選 用測(cè) 試 裝 置 ,進(jìn) 行 各 種 物 理 量 的 測(cè)量 ；初 步 掌 握 進(jìn) 行 動(dòng) 態(tài) 測(cè) 試 的 方 法和 技 能 ， 為 以 后 的 生 產(chǎn) 實(shí) 驗(yàn) 和 科學(xué) 研 究 打 下 一 定 的 基 礎(chǔ) 。課 程 的 目 的 簡(jiǎn) 述 測(cè) 量 參 數(shù) 的 種 類 。 簡(jiǎn) 述 測(cè) 量 方 法 有 哪 些 ？思 考 題 第 一 章Description of Signal 信 號(hào) ： 反 映 被 測(cè) 系 統(tǒng) 的 狀 態(tài)

4、及 特 性 。 通 過 研 究 信 號(hào) 的 內(nèi) 在的 規(guī) 律 ， 可 充 分 認(rèn) 識(shí) 被 測(cè) 系 統(tǒng)的 相 互 關(guān) 系 。 信 號(hào) 的 分 類Category of Signal靜 態(tài) 信 號(hào) :指幅 值 不 隨 時(shí) 間 變化 或 變 化 極 緩 慢的 信 號(hào) 。 動(dòng) 態(tài) 信 號(hào) :指瞬 時(shí) 幅 值 隨 時(shí) 間變 化 的 信 號(hào) 。 )()( nTtxtx 周 期 性 信 號(hào) 是 幅 值 隨 時(shí)間 作 周 期 性 重 復(fù) 變 化 ， 即 按 一定 的 間 隔 時(shí) 間 T不 斷 重 復(fù) 的 信號(hào) ， 數(shù) 學(xué) 關(guān) 系 式 表 示 ： 非 周 期 信 號(hào) 又稱 作 瞬 變 信 號(hào) 。是 短 暫 的

5、， 可 用數(shù) 學(xué) 關(guān) 系 式 表 示 。確 定 性 信 號(hào) 確 定 性信 號(hào) 的 波 形 隨 時(shí) 間 重 復(fù) 變化 ， 可 以 用 數(shù) 學(xué) 關(guān) 系 式 或圖 表 來 明 確 描 述 其 隨 時(shí) 間的 變 化 關(guān) 系 。 信 號(hào) 非 確 定 性 信 號(hào)亦 稱 作 隨 機(jī) 信 號(hào) 。 不 能用 確 定 的 數(shù) 學(xué) 關(guān) 系 式 表達(dá) ， 用 概 率 和 統(tǒng) 計(jì) 方 法描 述 。 動(dòng) 畫 演 示平穩(wěn)隨 機(jī)信號(hào) 非平穩(wěn)隨機(jī)信號(hào) 定 義 ： 時(shí) 域 表 述 ： 描 述 信 號(hào) 的 幅值 隨 時(shí) 間 的 變 化 規(guī) 律 ， 可 直接 檢 測(cè) 或 記 錄 到 的 信 號(hào) 。 頻 域 表 述 ： 以 頻 率 作

6、 為 獨(dú)立 變 量 的 方 式 ， 也 就 是 所 謂信 號(hào) 的 頻 譜 分 析 。 特 點(diǎn) ： 不 能 揭 示 信 號(hào) 的 頻 率 結(jié) 構(gòu) 特征 。 可 以 反 映 信 號(hào) 的 各 頻 率 成 分的 幅 值 和 相 位 特 征 。 動(dòng) 態(tài) 信 號(hào) 的 描 述 根 據(jù) 描 述 信 號(hào) 的 自 變 量 不 同 可 分 為 時(shí) 域 信 號(hào) 和 頻 域 信 號(hào) Description of Dynamic Signal 周 期 信 號(hào) 的 幅 值 可 以 用 峰 值 、 均 值 、 有 效 值 以 及 方 差 值 來 表 示 。峰 值 是 指 信 號(hào) 可 能 出 現(xiàn) 的 最 大 瞬 時(shí) 幅 值 ；

7、均 值 是 動(dòng) 態(tài) 信 號(hào) 在 整 個(gè) 時(shí)域 的 積 分 平 均 ； 方 差 是 信 號(hào) x(t)相 對(duì) 于 其 均 值 變 化 的 均 方 值 。 周 期 信 號(hào) 是 按 一 定 的 間 隔 時(shí) 間 T（ 周 期 ） 不 斷 重 復(fù) 的 信 號(hào) ，可 用 數(shù) 學(xué) 關(guān) 系 式 表 示 ： x(t)=x(tnt)周 期 信 號(hào) 有 很 多 表 示 形 式 ， 如 周 期 性 方 波 、 鋸 齒 波 （ 三 角波 ） 等 最 簡(jiǎn) 單 的 是 正 弦 信 號(hào) 。50Hz正 弦 信 號(hào) 波 形周 期 信 號(hào)periodic signal 周 期 信 號(hào) 的 強(qiáng) 度峰 值 ： 指 信 號(hào)可 能 出 現(xiàn)

8、的 最 大 瞬時(shí) 幅 值 maxx 均 值 ： 動(dòng) 態(tài) 信號(hào) 在 整 個(gè) 時(shí) 域 的 積 分平 均 avx方 差 ： 信 號(hào) 相對(duì) 于 其 均 值 變 化 的均 方 值 2x有 效 值 ： 是 反 映 信 號(hào)功 率 的 大 小 。均 方 值 ： 表 示 信 號(hào) 的 平 均功 率 。 rmsx 頻 譜 是 離 散 的 。 每 條 譜 線 只 出 現(xiàn) 在 基 波 頻 率 的整 倍 數(shù) 上 。 諧 波 幅 值 是 隨 諧 波 頻 率 的 增 加而 減 少 ， 諧 波 的 幅 值 與 頻 率 是 成反 比 的 。周 期 信 號(hào) 的 頻 譜 特 性Frequency spectrum character

9、istic of periodic signal 使 被 測(cè) 物 體 與 傳 感 器 電 極 之 間 的 極 距 產(chǎn) 生 變 化 ，從 而 形 成 電 容 量 的 變 化 ， 實(shí) 現(xiàn) 位 移 的 測(cè) 量 。 是 指 不隨 時(shí) 間 變 化 或 變 化 極 緩 慢 的 信 號(hào) 。 靜 態(tài) 不 變 的 信 號(hào)只 要 在 被 測(cè) 端 接 上 某 種 形 式 的 顯 示 儀 表 ， 由 儀 表 指針 可 直 接 反 映 信 號(hào) 的 幅 值 。 可 用 數(shù) 學(xué) 關(guān) 系 式 或 圖 表來 表 示 。 靜 態(tài) 信 號(hào) Static Signal 動(dòng) 態(tài) 信 號(hào) 的 瞬 時(shí) 幅 值 是 隨 時(shí) 間 變 化 的

10、。確 定 性 信 號(hào) 的 特 點(diǎn) 是 信 號(hào) 的 波 形 隨 時(shí) 間 重 復(fù) 變 化 。 可 用 數(shù)學(xué) 關(guān) 系 式 或 圖 表 來 明 確 描 述 其 隨 時(shí) 間 的 變 化 關(guān) 系 。動(dòng) 態(tài) 信 號(hào) Dynamic Signal式 中 ： A為 振 幅 (最 大 值 )； k為 彈 簧 剛 度 ； m為 質(zhì) 量 ； 0為 初 始 相 位 。在 此 圖 中 ， 0=0。 其 位 移 信 號(hào) X（ t） 可寫 為 ： )cos()( 0 tmkAtx 瞬 變 信 號(hào) 是 確 定 性 非 周 期 性 信 號(hào) ， 如 機(jī) 械 沖 擊 、 碰 撞 等 。 隨 機(jī) 過 程 有 平 穩(wěn) 隨 機(jī) 過 程 和

11、 非 平 穩(wěn) 隨 機(jī) 過 程 之 分 。瞬 變 信 號(hào)Transient signal 思 考 題 信 號(hào) 的 分 類 。 周 期 信 號(hào) 的 頻 譜 特 征 。 第 二 章Testing System and Principal Characteristic 組成 試 驗(yàn) 裝 置 數(shù) 據(jù)處 理裝 置 測(cè) 量 裝 置記 錄顯 示 測(cè) 試 裝 置 的 靜 態(tài) 特 性 靈 敏 度 ： 當(dāng) 測(cè) 試 裝 置 的 輸 入 信 號(hào) 有 微 小 變 化 時(shí) ， 引 起 輸 出 信 號(hào) 發(fā) 生 微 變 量 ， 則 稱 它 們 的 比 值 為 靈 敏 度 。線 性 度 ： 是 指 測(cè) 試 裝 置 的 輸 入 和

12、 輸 出 是 否 保 持 線 性 關(guān) 系 線 性 度 = 輸 出 的 標(biāo) 定 值 -輸 出 的 理 論 值 /輸 出 信 號(hào) 的 變 化 范 圍 100%回 程 誤 差 ： 在 實(shí) 際 測(cè) 試 中 ， 在 同 樣 的 條 件 下 ， 當(dāng) 輸 入 信 號(hào) 大 和由 大 減 小 的 過 程 中 ， 測(cè) 試 裝 置 會(huì) 出 現(xiàn) 輸 入 同 一 個(gè) 信 號(hào) ， 而 得 到 不 同的 兩 個(gè) 輸 出 信 號(hào) ,其 最 大 差 值 稱 為 回 程 誤 差 。 測(cè) 試 系 統(tǒng) 誤 差 與 靈 敏 度 理 想 測(cè) 試 裝 置 的 特 性 proportionality 傳 遞 函 數(shù) : (Transfer

13、function) 在 工 程 測(cè) 試 中 ， 傳 遞 函 數(shù) 是 輸 出 信 號(hào) (時(shí) 域 )與 輸 入 信 號(hào) (時(shí) 域 )之 比 。頻 率 響 應(yīng) 函 數(shù) ： (Frequency response function) 在 工 程 測(cè) 試 中 ， 頻 率 響 應(yīng) 函 數(shù) 是 輸 出 信 號(hào) （ 頻 域 ） 對(duì) 輸 入 信 號(hào) （ 頻 域 ） 之 比 。)( )()( tx tyth )( )()( jX jYjH 測(cè) 試 裝 置)()( Hth輸 入 輸 出)(tx )(X )(ty )(Y 頻 率 響 應(yīng) 函 數(shù) H（ jw） 可 以 用 復(fù) 指 數(shù) 來 表 示 ， 復(fù) 數(shù) 的 模 為

14、 測(cè) 試 裝 置的 幅 頻 特 性 ， 復(fù) 數(shù) 的 相 角 為 相 頻 特 性 。 幅 頻 特 性 和 相 頻 特 性AmplitudeandPhaseFrequencyCharacteristic 頻 率 響 應(yīng) 法 測(cè) 量 系 統(tǒng) 特 性 動(dòng)畫演示 一 階 測(cè) 試 裝 置 的 頻 率 響 應(yīng) 一 階 測(cè) 試 的 微 分 方 程2)(1 1)( tA )()()( 001 tybtyadttdya )()( arctg幅 頻 特 性相 頻 特 性 階 躍 信 號(hào) : 測(cè) 試 裝 置 在 典 型 輸 入 下 的 動(dòng) 態(tài) 響 應(yīng) 系 統(tǒng) 的 階 躍 輸 入 和 響 應(yīng) 測(cè) 試 裝 置 的 幅 頻

15、 特 性 為 常 數(shù) 。 測(cè) 試 裝 置 的 相 頻 特 性 為 線 性 。實(shí) 現(xiàn) 不 失 真 測(cè) 試 的 條 件 波 形 不 失 真 復(fù) 現(xiàn) 思 考 題 求 周 期 信 號(hào) x(t)=0.5cos10t+0.2cos(100t-450)通 過 傳 遞 函 數(shù) H(s)=1/(0.005s+1)的 裝 置后 所 得 到 的 穩(wěn) 態(tài) 響 應(yīng) 。 把 靈 敏 度 為 404x10-4pc/Pa的 壓 電 式 力 傳 感器 與 一 臺(tái) 靈 敏 度 調(diào) 到 0.226mV/pc的 電 荷 放 大 器相 接 ， 求 其 總 靈 敏 度 。 第 三 章 ResistanceStrainGage 概 念 結(jié)

16、 構(gòu) 、 組 成 工 作 原 理 種 類 工 作 特 性 電 阻 應(yīng) 變 片 ： 是 將 被 測(cè) 試 件 的 機(jī) 械 量（ 應(yīng) 變 ） 轉(zhuǎn) 換 成 電 量 （ 電 阻 ） 的 一 種 元 件 。 模擬演示 覆 蓋 層 ： 用 來 保 護(hù) 和 固 定 敏 感 柵 。組成 敏 感 柵 ： 由 金 屬 電 阻 絲 構(gòu) 成 ， 能 將 機(jī) 械 應(yīng) 變 轉(zhuǎn) 化 成 電 阻 變 化 。基 底 ： 固 定 保 護(hù) 敏 感 柵 一 般 由 紙 和 有 機(jī) 聚 合 物 成 。引 線 ： 由 鎳 鉻 鋁 絲 構(gòu) 成 ， 用 來 從 敏 感 柵 引 出 電 信 號(hào) 。 機(jī) 械 效 應(yīng) ： 金 屬 導(dǎo) 線 受 力 變

17、 形 ， 該 導(dǎo) 線電 阻 值 隨 之 變 化 的 物 理 現(xiàn) 象 稱 為 應(yīng) 變 效 應(yīng) 。 工 作 原 理 ALR dAdALdLRdR LdL DdDAdA 2 KRdR 橫 向 應(yīng) 變縱 向 應(yīng) 變電 阻 變 化 率 與 應(yīng) 變 的 關(guān) 系 : 工 作 特 性靈 敏 系 數(shù) : 是 指 應(yīng) 變 片 的 電 阻 變 化 率 與 試 件 應(yīng) 變 的 比 值 稱 為 應(yīng) 變 片 的 靈 敏 系 數(shù) 。橫 向 效 應(yīng) ： 電 阻 應(yīng) 變 片 由 于 橫 向 縮 短 引 起 應(yīng) 變 片 電 阻 值 減 小 ， 因 此 所 測(cè) 的 應(yīng) 變 值 減 小 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 橫 向 效 應(yīng) 。

18、溫 度 效 應(yīng) ： 溫 度 變 化 時(shí) ， 應(yīng) 變 片 電 阻 值 也 發(fā) 生 變 化 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 溫 度 效 應(yīng) 。 種類 絲 式 應(yīng) 變 片 敏 感 柵 由 高 阻 值 的 金 屬 絲 繞 成 。箔 式 應(yīng) 變 片 敏 感 柵 由 高 阻 值 的 金 屬 鉑 片 經(jīng) 光 刻 腐 蝕 技 術(shù) 制 成 。半 導(dǎo) 體 應(yīng) 變 片 由 鍺 或 硅 單 晶 體 作 為 敏 感 元 件 制 成 基 底 材 料 的 選 用 敏 感 元 件 材 料 選 用 敏 感 柵 基 長(zhǎng) 的 選 用 電 阻 值 的 選 用 靈 敏 系 數(shù) 的 選 用應(yīng) 變 片 的 選 用 思 考 題電 阻 絲 應(yīng) 變

19、 片 與 半 導(dǎo) 體 應(yīng) 變 片 在 工 作原 理 上 有 何 區(qū) 別 ？ 各 有 何 優(yōu) 缺 點(diǎn) ？ 應(yīng)如 何 根 據(jù) 具 體 情 況 選 用 ？把 一 個(gè) 變 阻 器 式 傳 感 器 按 圖 接 線 ， 問它 的 輸 入 量 是 什 么 ？ 輸 出 量 是 什 么 ？在 什 么 條 件 下 它 的 輸 出 量 與 輸 入 量 之間 有 較 好 的 線 性 關(guān) 系 ？ 第 四 章Measurement Bridge 測(cè) 量 電 橋 的 作 用 是 將 應(yīng) 變 片 的 電 阻 的 變 化 轉(zhuǎn) 換成 為 電 壓 （ 或 電 流 ） 的 變 化 。測(cè) 量 電 橋 的 分 類 電 橋 按 其 電 源

20、 性 質(zhì) 的 不 同 可 以 分 為 直 流 電 橋 (Direct Current Bridge)和 交 流 電 橋 (Alernating Current Bridge)。 而 交 流電 橋 可 以 用 于 測(cè) 量 電 阻 、 電 感 和 電 容 的 變 化 。 直 流 電 橋如 圖 所 示 :電 阻 R1,R2,R3,R4作 為 四 個(gè) 橋 臂 ， 在 a、 c兩 端接 入 直 流 電 源 ui， 在 b、 d兩端 輸 出 電 壓 u0。 電 橋 的 平 衡條 件 :R1 * R3 = R2 * R4 電 橋 特 性電 橋 的 加 減 特 性電 橋 的 溫 度 補(bǔ) 償電 橋 的 工 作

21、橋 臂 系 數(shù) 交 流 電 橋當(dāng) 四 個(gè) 橋 臂 為 電 容 或 電 感 時(shí) ， 必 須 采 用 交流 電 橋 。 電 橋 的 平 衡 裝 置電 容 平 衡 裝 置電 阻 平 衡 裝 置 常 用 應(yīng) 力 測(cè) 量 的 布 片 和 組 橋 方 式 : 思 考 題 測(cè) 量 電 橋 包 括 哪 幾 種 ？ 什 么 是 測(cè) 量 的 溫 度 補(bǔ) 償 ？ 第 五 章Resistance Strain Gauge 利 用 電 阻 應(yīng) 變 片 作為 傳 感 元 件 來 測(cè) 量 應(yīng)變 的 專 用 電 子 儀 器 稱為 電 阻 應(yīng) 變 儀 。Resistance Strain Meter （ 按 頻 率 分 類 ）

22、 靜 態(tài) 電 阻 應(yīng) 變 儀 靜 動(dòng) 態(tài) 電 阻 應(yīng) 變 儀 （ 0200Hz） 動(dòng) 態(tài) 電 阻 應(yīng) 變 儀 （ 01500Hz） 超 動(dòng) 態(tài) 電 阻 應(yīng) 變 儀 （ 幾 十 千 赫 茲 ）電 阻 應(yīng) 變 儀 分 類 電 橋放 大 器相 敏檢 波 器 振 蕩 器穩(wěn) 壓 電 源低 通濾 波 器組成 包 括 信 號(hào) 的 調(diào) 制 ， 放 大 和 解 調(diào)三 個(gè) 過 程 。 既 低 頻 的 應(yīng) 變 信 號(hào) 通 過 電 橋轉(zhuǎn) 換 成 頻 率 高 的 交 流 信 號(hào) ， 然 后 送 到 放大 器 進(jìn) 行 放 大 ， 最 后 把 放 大 后 的 交 流 信號(hào) 輸 入 至 相 敏 檢 波 器 ， 并 經(jīng) 濾 波

23、 器 輸出 已 放 大 的 原 輸 入 信 號(hào) 。工 作 原 理 放大器相敏檢波器濾波器振蕩器穩(wěn)壓電源電橋記錄器u0 動(dòng) 態(tài) 電 阻 應(yīng) 變 儀 的 原 理 =msint正 弦 波振 蕩 器 提 供 高 頻 載 波 電 壓 u0微 弱 調(diào) 幅 波 信 號(hào) u放 大 后 的 調(diào) 幅 波 信 號(hào)經(jīng) 相 敏 檢 波 后 的 信 號(hào)通 過 低 通 濾 波 器 的 信 號(hào)應(yīng) 變 儀 工 作 原 理 信 號(hào) 波 形 圖 是 指 控 制 高 頻 振 蕩 的 某 個(gè) 參 數(shù) ， 使它 隨 被 測(cè) 信 號(hào) 有 規(guī) 律 的 變 化 ， 以 實(shí) 現(xiàn) 信號(hào) 的 放 大 與 傳 輸 。調(diào) 頻 調(diào) 幅 調(diào) 相調(diào)制電 阻

24、應(yīng) 變 儀 的 調(diào) 制 將 一 個(gè) 高 頻的 正 弦 信 號(hào) 與 被測(cè) 信 號(hào) 相 乘 ， 使高 頻 信 號(hào) 的 幅 值隨 著 被 測(cè) 信 號(hào) 的變 化 而 變 化 ， 輸入 信 號(hào) 就 存 在 于調(diào) 幅 波 的 包 絡(luò) 線之 中 。 調(diào) 幅 原 理 無 應(yīng) 變 ： =0靜 態(tài) 拉 應(yīng) 變 : u=KUmsint/4靜 態(tài) 壓 應(yīng) 變 : u=KUmsin（ t+） /4動(dòng) 態(tài) 應(yīng) 變 : u= sint（ KmUmsint） /4靜 態(tài) 疊 加 動(dòng) 態(tài) 應(yīng) ： u=sintKum （ msint） /4各 種 應(yīng) 變 條 件 下 的 調(diào) 制 情 況 測(cè) 量 各 種 應(yīng) 變 時(shí)電 橋 輸 出

25、的 調(diào) 幅 波 形 利 用 環(huán) 形 相 敏 檢 波 器 對(duì) 調(diào) 幅 幅 波 進(jìn) 行 鑒 別 ，以 便 恢 復(fù) 被 測(cè) 試 件 的 輸 入 信 號(hào) 。 電 阻 應(yīng) 變 儀 的 解 調(diào) 電 阻 應(yīng) 變 儀 由 哪 幾 部 分 組 成 ？ 簡(jiǎn) 述 電 阻 應(yīng) 變 儀 由 哪 幾 部 分 組 成 ？思 考 題 第 六 章Recording Meter 光 線 示 波 器光 線 示 波 器 的 工 作 原 理 光 線 示 波 器 的 結(jié) 構(gòu) 光 線 示 波 器 的 使 用 要 點(diǎn) 函 數(shù) 記 錄 器 函 數(shù) 記 錄 器 的 特 點(diǎn)函 數(shù) 記 錄 器 滑 線 變 阻 器 W1由 滑 動(dòng) 觸 頭 B將 電

26、阻 分 為 兩部 分 ， 并 接 成 直 流 電 橋 的 相 鄰 兩 臂 。 U0為 電橋 的 供 橋 電 壓 ， 電 橋 的 輸 出 端 接 入 電 表 及 光線 示 波 器 的 振 子 。 這 種 測(cè) 量 方 法 ， 由 于 工 作 方 法 伴 隨 著 接觸 摩 擦 ， 會(huì) 引 起 發(fā) 熱 、 磨 損 及 接 觸 不 良 ， 尤其 是 沖 擊 或 振 動(dòng) 的 環(huán) 境 下 ， 更 易 引 起 接 觸 不良 。 但 是 ， 由 于 這 種 測(cè) 量 方 法 簡(jiǎn) 單 ， 測(cè) 量 裝置 輕 便 并 容 易 制 作 ， 若 參 數(shù) 選 擇 恰 當(dāng) ， 還 可獲 得 較 好 的 線 性 度 。 采 用

27、滑 線 變 阻 器 測(cè) 量 位 移 運(yùn) 動(dòng) 參 數(shù) 的 測(cè) 量采 用 滑 線 變 阻 器 測(cè) 量 位 移 電 阻 應(yīng) 變 式 傳 感 器 測(cè) 量 位 移 電 容 式 傳 感 器 測(cè) 量 位 移 光 線 示 波 器 的 工 作 原 理動(dòng) 畫 演 示 光 線 示 波 器 的 工 作 原 理 是 利 用 光 線 來 顯 示 記 錄 波 形 的 儀 器 ，工 作 原 理 如 圖 ： 由 光 源 射 出 的 光 線 通 過 聚 光 透 鏡 的 會(huì) 聚 ， 經(jīng) 光 柵 射到 陣 動(dòng) 子 鏡 片 上 ， 在 經(jīng) 振 動(dòng) 子 鏡 片 的 反 射 ， 通 過 聚 光 透鏡 的 會(huì) 聚 ， 在 記 錄 紙 上 形

28、 成 一 個(gè) 點(diǎn) 像 。 鏡 片 固 定 在 垂 直方 向 被 拉 緊 的 張 絲 上 ， 張 絲 和 線 圈 固 定 在 一 起 ， 線 圈 放在 恒 磁 場(chǎng) 中 。 當(dāng) 被 測(cè) 信 號(hào) 電 流 通 入 線 圈 時(shí) ， 在 電 磁 感 應(yīng)的 作 用 下 線 圈 產(chǎn) 生 偏 轉(zhuǎn) ， 即 鏡 片 產(chǎn) 生 偏 轉(zhuǎn) ， 便 在 記 錄 紙上 形 成 一 條 亮 線 。 記 錄 紙 由 傳 動(dòng) 裝 置 按 需 要 的 速 度 往 前移 動(dòng) ， 于 是 使 光 點(diǎn) 在 記 錄 紙 上 形 成 一 條 與 輸 入 信 號(hào) 相 應(yīng)的 且 在 隨 時(shí) 間 變 化 的 波 形 曲 線 。 記 錄 紙 用 感 光

29、 材 料 制 成 ，經(jīng) 二 次 嚗 光 或 顯 影 、 定 影 即 可 得 到 記 錄 波 形 返 回 工 作 原 理 光 線 示 波 器 的 結(jié) 構(gòu)光 學(xué) 系 統(tǒng) 記 錄 紙 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 時(shí) 間 指 示 系 統(tǒng) 其 它 部 分 光 學(xué) 系 統(tǒng) 光 學(xué) 系 統(tǒng) 由 聚 光 透 鏡 L、 反 射 鏡 M及 光 柵 D組 成 ， 它 包括 被 測(cè) 信 號(hào) 的 記 錄 光 路（ 振 子 光 路 ） 、 分 格 光 路 和 時(shí) 標(biāo) 光 路 。 光 線 示 波 器 的 使 用 要 點(diǎn) 振 動(dòng) 子 的 選 擇 及 使 用選 擇 振 動(dòng) 子 是 使 用 光 線 示 波 器 中 很 重 要 的 一 個(gè) 問

30、題 ， 示 波 器 記 錄 誤 差 與 選 用 振 動(dòng) 子 是 否 合 理 有 密切 關(guān) 系 。 頻 率 的 選 擇根 據(jù) 初 步 估 計(jì) 的 被 測(cè) 信 號(hào) 的 頻 率 選 擇 振 動(dòng) 子 時(shí) ，應(yīng) 使 振 動(dòng) 子 的 工 作 頻 率 大 于 被 測(cè) 信 號(hào) 頻 率 。 為 了使 記 錄 波 形 不 失 真 地 反 映 被 測(cè) 信 號(hào) 的 變 化 ， 應(yīng) 保證 ， 為 被 測(cè) 信 號(hào) 頻 率 ， 為 振 動(dòng) 子 的 固 有 頻 率 。 對(duì)于 周 期 性 的 矩 形 波 ， 其 高 次 諧 波 的 振 幅 ， 到 第 51次 諧 波 時(shí) 就 只 有 基 波 的 2%了 ， 故 必 須 考 慮

31、到 51倍的 基 波 頻 率 。 對(duì) 于 三 角 波 和 梯 形 波 ， 由 于 其 高 次 諧 波 的 振 幅 與 諧 波 次 數(shù) 的 平方 成 反 比 的 減 小 ， 到 第 7次 諧 波 的 振 幅 就 只 有 基 波 的 2%了 ， 故A必 須 考 慮 到 7倍 的 基 波 頻 率對(duì) 于 沒 有 很 徒 前 沿 的 被 測(cè) 信 號(hào) ， 一 般 以 10倍 基 波 頻 率 選 擇 振 動(dòng)子 固 有 頻 率 的 依 據(jù) 。B 靈 敏 度 的 選 擇由 于 振 動(dòng) 子 靈 敏 度 與 其 固 有 頻 率 的 平 方 成 反 比 ， 因 此 要 兼 顧 靈 敏 度 和 頻 率 兩 個(gè) 方 面

32、來 加 以 選 擇 。C 被 測(cè) 信 號(hào) 的 電 流 要 小 于 振 動(dòng) 子 最 大 允 許 電 流D 應(yīng) 保 證 振 動(dòng) 子 在 線 性 工 作 最 大 允 許 范 圍 內(nèi) 工 作 ， 且 幅 值 大 小 要 合 適 。E 振 動(dòng) 子 的 內(nèi) 阻 必 須 與 應(yīng) 變 儀 輸 出 阻 抗 相 配當(dāng) 使 用 電 磁 阻 尼 振 動(dòng) 子 時(shí) ， 為 了 保 證 振 動(dòng) 子 阻 尼 度 在 0.6-0.8 范 圍 ， 需 考 慮 振 動(dòng) 子 對(duì) 外 電 阻 的 要 求 。 函 數(shù) 記 錄 器函 數(shù) 記 錄 器 能 記 錄 兩 個(gè) 被 測(cè) 量 之 間 的 函 數(shù) 關(guān) 系 。 X-Y函 數(shù) 記 錄 器

33、是 一 種 通 用 的 函 數(shù) 記 錄 儀 器 ， 可 以 同 時(shí)輸 入 兩 個(gè) 具 有 函 數(shù) 關(guān) 系 的 變 量 信 號(hào) 。 記 錄 時(shí) 記 錄 紙 不 動(dòng) ，記 錄 筆 按 函 數(shù) 關(guān) 系 沿 直 角 坐 標(biāo) 系 的 X軸 和 Y軸 運(yùn) 動(dòng) ， 在 記 錄紙 上 可 描 繪 出 兩 變 量 間 的 函 數(shù) 關(guān) 系 曲 線 Y=f(X).被 測(cè) 量 信 號(hào)輸 入 至 量 限 變 換 裝 置 進(jìn) 行 衰 減 ， 以 適 應(yīng) 不 同 的 信 號(hào) 和 量 程范 圍 。 衰 減 后 的 信 號(hào) 送 入 測(cè) 量 電 路 ， 該 被 測(cè) 信 號(hào) 電 壓 與 平衡 電 位 計(jì) 的 電 壓 相 比 較 ，

34、 如 果 二 者 不 相 等 ， 則 產(chǎn) 生 電 壓 差 u.由 于 差 值 電 壓 很 微 小 ， 需 送 入 調(diào) 制 放 大 器 進(jìn) 行 放 大 ， 經(jīng) 解調(diào) 、 濾 波 成 直 流 信 號(hào) ， 并 進(jìn) 行 功 率 放 大 。 將 放 大 后 的 信 號(hào)輸 入 給 直 流 伺 服 電 機(jī) ， 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 通 過 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 帶 動(dòng) 記錄 筆 運(yùn) 動(dòng) ， 進(jìn) 行 記 錄 ， 另 一 方 面 電 機(jī) 也 帶 動(dòng) 平 衡 電 位 計(jì) 的觸 點(diǎn) 運(yùn) 動(dòng) ， 改 變 平 衡 計(jì) 的 電 壓 ， 使 差 值 電 壓 u逐 漸 減 小 ， 直到 零 時(shí) ， 伺 服 電 機(jī) 停 止 轉(zhuǎn) 動(dòng)

35、 。 函 數(shù) 記 錄 器 的 特 點(diǎn)X-Y函 數(shù) 記 錄 器 有 工 作 頻 率 較 低 、 靈 敏 度高 ， 被 測(cè) 的 信 號(hào) 電 壓 范 圍 大 ， 且 具 有 輸 入阻 抗 高 、 驅(qū) 動(dòng) 力 大 、 可 進(jìn) 行 大 幅 值 記 錄 、能 直 接 描 繪 函 數(shù) 等 特 點(diǎn) 。函 數(shù) 記 錄 器 可 以 記 錄 兩 個(gè) 變 量 間 的 函 數(shù) 關(guān)系 曲 線 Y=f（ X） ,多 筆 式 的 函 數(shù) 記 錄 器 還 可以 同 時(shí) 記 錄 幾 個(gè) 因 變 量 對(duì) 同 一 自 變 量 的 函數(shù) 關(guān) 系 曲 線 ， 即 Y1=f(x)、 Y2=f(X)、Y3=f(X),有 利 于 相 互 對(duì)

36、比 和 分 析 。 第 七 章Measurement of Stress in Machine Members 應(yīng) 力 (stress) 應(yīng) 力 是 重 要 的 機(jī) 械 量 ， 應(yīng) 力 狀 況 可 由 某 點(diǎn) 主 應(yīng) 力 的 大 小 和 方 向 來 表 示 。 測(cè) 量 應(yīng) 力 可 以 分 析 研 究 零 件 、 機(jī) 構(gòu) 的 受 載 情 況 、 負(fù) 荷 水 平 和 強(qiáng) 度 能 力 ， 驗(yàn) 證 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 結(jié) 果的 正 確 性 。 應(yīng) 力 測(cè) 試 任 務(wù) 是 正 確 確 定 零 件 主 應(yīng) 力的 大 小 、 方 向 及 分 布 規(guī) 律 。 應(yīng) 力 測(cè) 試 方 法 采 用 電 阻 應(yīng) 變 測(cè) 量

37、 法 。 主 應(yīng) 力 方 向 已 知 時(shí) 的 應(yīng) 力 測(cè) 量為 測(cè) 量 簡(jiǎn) 單 應(yīng) 力 狀 態(tài) 下 的 主 應(yīng) 力 方 向 已知 的 單 向 應(yīng) 力 ， 可 采 用 沿 主 應(yīng) 力 方 向 粘 貼 電阻 應(yīng) 變 片 的 方 法 。 測(cè) 量 前 ， 要 求 電 橋 處 于 平 衡 狀 態(tài) ， 無 輸 出 。測(cè) 量 時(shí) ， 電 橋 應(yīng) 愈 不 平 衡 愈 好 ， 這 樣 可 獲 得最 大 的 輸 出 信 號(hào) 。 組 橋 的 同 時(shí) ， 還 需 考 慮 電橋 的 溫 度 補(bǔ) 償 。 4321041 ku u 純 彎 曲 應(yīng) 力 的 測(cè) 量 若 被 測(cè) 量 零 件 的 橫 截 面 對(duì) 中性 軸 是 對(duì)

38、 稱 的 ， 則 零 件 上 下 面的 最 大 拉 、 壓 應(yīng) 力 相 等 ， 電 阻應(yīng) 變 片 可 粘 貼 在 零 件 的 上 下 兩個(gè) 側(cè) 面 ， 其 布 片 ， 組 橋 的 方 式有 單 臂 橋 、 半 橋 和 全 橋 三 種 。 思 考 題 測(cè) 試 應(yīng) 力 采 用 什 么 方 法 ？ 什 么 是 主 應(yīng) 力 方 向 已 知 時(shí) 的 應(yīng) 力 測(cè) 量 ？ 第 八 章Measurement of Force Parameters 機(jī) 械 設(shè) 備 的 基 本 參 數(shù) 是 力 、 扭 矩 等 。 軋 制 力 的 測(cè) 量 金 屬 在 軋 制 過 程 中 ， 作 用 在 軋 輥 上 的壓 力 即 為

39、 軋 制 力 ， 它 是 軋 機(jī) 的 基 本 載 荷 參 數(shù)之 一 。 軋 制 力 的 測(cè) 量 方 法應(yīng) 力 測(cè) 量 法 傳 感 器 測(cè) 量 法 應(yīng) 力 測(cè) 量 法 在 軋 機(jī) 機(jī) 座 中 ， 凡 直 接 受 軋 制 力 的 零 件 ，都 產(chǎn) 生 與 軋 制 力 相 對(duì) 應(yīng) 的 彈 性 變 形 ， 通 過 這 些零 件 的 彈 性 變 形 ， 可 間 接 測(cè) 量 出 軋 制 力 。 軋 制時(shí) ， 機(jī) 架 的 立 柱 產(chǎn) 生 彈 性 變 形 ， 其 大 小 與 軋 制力 成 正 比 。 為 了 測(cè) 的 拉 應(yīng) 力 ，必 須 把 電 阻 應(yīng) 變 片 粘貼 在 立 柱 的 中 性 面 0-0上 ，

40、這 樣 可 消 除 彎 曲應(yīng) 力 。 機(jī) 架 立 柱 上 的 布 片 及 組 成 全 橋 的 方 式 防 止 應(yīng) 變 片 的 機(jī) 械損 壞 及 油 、 水 、 蒸 汽等 介 值 質(zhì) 侵 蝕 ， 應(yīng) 變片 應(yīng) 妥 善 保 護(hù) 。 傳 感 器 法 測(cè) 量 軋 制 力 測(cè) 量 中 ， 直 接 承 受 軋 制 力 的 測(cè) 力 傳感 器 被 廣 泛 應(yīng) 用 。 它 與 應(yīng) 變 法 相 比 ， 傳 感 器 的應(yīng) 力 水 平 要 高 10-20倍 ， 精 度 及 穩(wěn) 定 性 均 優(yōu) 。 軋 機(jī) 測(cè) 力 傳 感 器 應(yīng) 安 裝 在 工 作 機(jī) 座 兩 側(cè) 軋輥 軸 承 垂 直 載 荷 的 傳 力 線 上 ，

41、通 過 測(cè) 量 兩 側(cè) 的軋 制 分 力 即 可 得 到 總 軋 制 力 。 軋 機(jī) 測(cè) 力 傳 感 器有 電 感 式 、 電 容 式 、 壓 磁 式 、 和 電 阻 應(yīng) 變 片 式等 類 型 。 軋 機(jī) 測(cè) 力 傳 感 器 ， 簡(jiǎn) 稱 壓 頭 。 電 阻 應(yīng)變 片 的 布 片 和 組 橋 方 案 ， 應(yīng) 具 有 消 除 偏 載 、 彎矩 、 扭 轉(zhuǎn) 、 溫 度 等 干 擾 的 特 點(diǎn) 。 常 用 的 電 阻 應(yīng) 變 式 軋 機(jī) 測(cè) 力 傳 感器 有 壓 縮 式 和 剪 切 式 兩 種 。 壓 縮 式 傳 感 器傳 感 器 由 彈 性 元 件 、上 蓋 及 底 盤 組 成 ， 安 裝 在壓 下

42、 螺 絲 和 上 輥 軸 承 座 之間 。 為 保 證 良 好 的 輸 出 特 性和 防 止 非 測(cè) 信 號(hào) 的 干 擾 ， 軋 機(jī) 測(cè) 力 傳 感 器 的 彈 性元 件 應(yīng) 具 有 較 大 的 徑 向 尺寸 及 較 小 的 高 度 。 扭 矩 的 測(cè) 量 ： 由 扭 矩 應(yīng) 變 來 測(cè) 量 扭 矩 其 它 扭 矩 測(cè) 量 方 法 ： 流 體 壓 力 的 測(cè) 量流 體 壓 力 是 指 氣 體 或 液 體 作 用 于 單 位 面積 上 的 平 均 法 向 壓 力 ， 也 稱 壓 強(qiáng) 。 電 阻 應(yīng) 變 式 壓 力 傳 感 器 膜 板 式 和 圓 筒 式 其 原 理 是 利 用 粘 貼 應(yīng) 變 片

43、 的 膜 板 或 圓 筒壁 直 接 承 受 流 體 壓 力 ， 通 過 所 產(chǎn) 生 的 應(yīng) 變 來測(cè) 量 其 壓 力 。 膜 板 式 壓 力 傳 感 器 結(jié)構(gòu)組成 外 殼應(yīng) 變 花壓 緊 螺 絲膜 板 圓 筒 式 壓 力 傳 感 器 是 一 個(gè) 薄 壁 筒 ， 在 它 的 外 表 面 上 ， 沿 圓 周方 向 上 粘 貼 應(yīng) 變 片 （ 工 作 片 ） 。 薄 壁 筒 的 頂 端（ 實(shí) 心 圓 柱 部 分 ） 無 變 形 ， 故 在 其 外 表 面 上 ，粘 貼 補(bǔ) 償 片 ， 它 和 工 作 片 一 起 組 成 單 臂 工 作 電橋 。 流 體 壓 力 傳 感 器 可以 用 活 塞 式 壓

44、力 器 或 壓力 校 驗(yàn) 泵 進(jìn) 行 標(biāo) 定 液 體 壓 力 傳 感 器 的 標(biāo) 定 某 些 傳 動(dòng) 件 或 正 在 加 工 的 絲 、 桿 、 帶等 工 件 ， 屬 于 承 受 張 力 的 撓 性 件 。 測(cè) 量 撓性 件 張 力 所 采 用 的 測(cè) 力 傳 感 器 ， 是 以 電 阻應(yīng) 變 式 、 壓 磁 式 和 電 感 式 為 多 。 而 測(cè) 量 方法 上 的 基 本 特 點(diǎn) ， 則 主 要 體 現(xiàn) 在 傳 感 器 的安 裝 位 置 及 傳 力 方 式 上 。 撓 性 件 張 力 的 測(cè) 量 由 于 工 作 中 的 撓 性 件 大 多 是 運(yùn) 動(dòng) 的 ， 且 往往 還 要 與 輥 、 輪

45、 等 零 件 接 觸 ， 尤 其 是 對(duì) 于 在 加工 的 撓 性 工 件 ， 如 軋 制 過 程 中 帶 材 張 力 的 測(cè) 量 ，很 難 直 接 在 撓 性 件 上 設(shè) 置 測(cè) 力 傳 感 器 ， 在 實(shí) 踐中 大 多 把 測(cè) 力 傳 感 器 安 裝 在 被 撓 性 件 所 包 圍 的輥 、 輪 等 零 件 的 固 定 支 承 中 進(jìn) 行 間 接 測(cè) 量 。軋 制 過 程 中 帶 材 張 力 的 測(cè) 量 思 考 題 彈 性 壓 力 敏 感 元 件 有 哪 些 類 型 ？ 其 敏 感 壓 力 的 原 理 是 什 么 ？ 壓 力 傳 感 器 的 標(biāo) 定 應(yīng) 注 意 什 么 ？ Dynamic

46、Parameter measurement第 九 章 電 阻 式 傳 感 器 測(cè) 量 位 移 變 阻 器 式 傳 感 器 測(cè) 量 位 移 電 感 式 傳 感 器 測(cè) 量 位 移 可 變 磁 阻 式 傳 感 器 測(cè) 量 位 移 電 容 式 傳 感 器 測(cè) 量 位 移 轉(zhuǎn) 速 的 測(cè) 量 轉(zhuǎn) 速 測(cè) 量 方 法 光 電 脈 沖 法 測(cè) 量 轉(zhuǎn) 速 電 感 傳 感 器 法 測(cè) 量 轉(zhuǎn) 速 位 移 的 測(cè) 量 本 章 內(nèi) 容 位 移 測(cè) 量 時(shí) ， 應(yīng) 根 據(jù) 不 同 的測(cè) 量 對(duì) 象 選 擇 恰 當(dāng) 的 測(cè) 量 點(diǎn) 、 測(cè)量 方 向 和 測(cè) 量 系 統(tǒng) 。Displace measurement第

47、一 節(jié) 位 移 的 測(cè) 量 種 類 ： 變 阻 器 式 (電 位 器 式 ) 電 阻 應(yīng) 變 式 固 態(tài) 壓 阻 式 傳 感 器基 本 原 理 ： 是 將 被 測(cè) 物 理 量 的 變化 轉(zhuǎn) 換 成 電 阻 值 的 變 化 ,再 經(jīng) 相 應(yīng)的 測(cè) 量 電 路 ,顯 示 或 記 錄 被 測(cè) 量 值的 變 化 。Resistance sensor電 阻 式 傳 感 器 工 作 原 理 ： 通 過 改 變 電 路 中 電 阻 值 的 大 小 ，將 物 體 的 位 移 轉(zhuǎn) 換 為 電 阻 的 變 化 。 常 用 電 位 器 式傳 感 器 有 直 線 位 移 型 、 角 位 移 型 和 非 線 性 型 等

48、 。變 阻 器 式 傳 感 器 （ 電 位 器 式 傳 感 器 ） 測(cè) 量 位 移 、 壓 力 、 速 度 等 參 量 。 適 用 范 圍 ： 工 作 原 理 ： 基 于 電 磁 感 應(yīng) 原 理 。 它 是 把被 測(cè) 量 轉(zhuǎn) 化 為 電 感 量 變 化 的 一 種 裝 置 。種 類 ： 自 感 式 （ 包 括 可 變 磁 阻 式 與 渦 流 式 ） 互 感 式 （ 差 動(dòng) 變 壓 器 式 ）電 感 式 傳 感 器 組 成 ： 線 圈 、 鐵 芯 及 銜 鐵可 變 磁 阻 式 傳 感 器 可 變 導(dǎo) 磁 面 積 型 、差 動(dòng) 型 、單 螺 管 線 圈 型 、雙 螺 管 線 圈 差 動(dòng) 型 。可

49、變 磁 阻 式 傳 感 器 的 典 型 結(jié) 構(gòu) 當(dāng) 被 測(cè) 物 體 作 為 一 個(gè) 電 極 ， 有 微 小 的 振 動(dòng) 位移 量 時(shí) ， 則 就 使 被 測(cè) 物 體 與 傳 感 器 電 極 間 的 極 距產(chǎn) 生 變 化 ， 從 而 形 成 電 容 量 的 變 化 ， 實(shí) 現(xiàn) 位 移 的測(cè) 量 。 電 容 式 傳 感 器capacitive sensor 電 容 式 傳 感 器 的 結(jié) 構(gòu) 較 簡(jiǎn) 單 ， 能 實(shí) 現(xiàn)非 接 觸 式 測(cè) 量 ， 對(duì) 所 測(cè) 量 物 體 不 施 加 負(fù) 載 ，且 靈 敏 度 高 ， 分 辨 力 好 ， 能 檢 測(cè) 0.01um甚至 更 小 的 位 移 ， 動(dòng) 態(tài) 響

50、 應(yīng) 性 能 好 。 當(dāng) 被 測(cè)物 體 （ 作 為 一 個(gè) 位 移 ） 有 微 小 的 振 動(dòng) 位 移量 時(shí) ， 則 就 使 被 測(cè) 物 體 與 傳 感 器 電 極 9之 間的 極 距 產(chǎn) 生 變 化 ， 從 而 形 成 電 容 量 的 變 化 ，實(shí) 現(xiàn) 位 移 的 測(cè) 量 。 電 容 式 傳 感 器 測(cè) 量 位 移 電 阻 應(yīng) 變 式 傳 感 器 測(cè) 量 位 移 原 理 是 在 彈 性 元 件 上 粘 貼 電 阻應(yīng) 變 片 ， 當(dāng) 彈 性 元 件 受 力 作 用 時(shí) ，產(chǎn) 生 彈 性 變 行 ， 此 時(shí) 應(yīng) 變 片 的 阻 值也 隨 之 發(fā) 生 變 化 。 通 過 電 橋 及 測(cè) 量?jī)x 器

51、， 即 可 實(shí) 現(xiàn) 位 移 的 測(cè) 量 。 最 常用 的 是 梁 式 彈 性 元 件 。 位 移 傳 感 器 、 測(cè) 量 電 路 、 記 錄 儀 器測(cè) 量 系 統(tǒng) 的 組 成 Rotational Speed Measurement 在 電 測(cè) 中 ， 轉(zhuǎn) 速 的 測(cè) 量 方 法 大致 可 以 分 為 以 轉(zhuǎn) 速 為 測(cè) 量 對(duì) 象 的直 接 測(cè) 量 和 以 與 轉(zhuǎn) 速 有 關(guān) 的 某 一物 理 量 為 對(duì) 象 的 間 接 測(cè) 量 兩 大 類 。第 二 節(jié) 轉(zhuǎn) 速 的 測(cè) 量 機(jī) 械 轉(zhuǎn) 速 表 用 測(cè) 速 發(fā) 電 機(jī) 測(cè) 量 轉(zhuǎn) 速轉(zhuǎn) 速 測(cè) 量 方 法 光 電 傳 感 器 optical

52、sensor 是 一 種 將 被 測(cè) 物 理 量 變 化 轉(zhuǎn) 換 為 光 量的 變 化 ， 再 通 過 光 電 器 件 轉(zhuǎn) 化 為 電 量 的 裝置 。 光 電器 件光源 光 學(xué)元 件 結(jié) 構(gòu) 組 成光 電 脈 沖 法 測(cè) 量 轉(zhuǎn) 速 旋 轉(zhuǎn) 軸 上 安裝 一 多 孔 圓 盤 即 黑白 光 柵 。 軸 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ，反 射 光 與 不 反 射 光現(xiàn) 象 交 替 出 現(xiàn) ， 光電 元 件 間 斷 接 收 光的 反 射 信 號(hào) ， 并 輸出 間 斷 電 信 號(hào) 。再 經(jīng) 過 放 大 、 整 形電 路 輸 出 方 波 信 號(hào) 。測(cè) 試 原 理 光電傳感器原理圖 光 電 效 應(yīng) ： 物 體 在 光 照

53、 射 下 釋 放 電 子 的 現(xiàn) 象 。發(fā) 射 光 纖 發(fā) 出 的 光 投 射 到 被 測(cè)物 體 上 ， 物 體 又 將 部 分 光 通 過接 收 光 纖 反 射 回 光 敏 管 上 ， 將光 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 成 電 信 號(hào) 輸 出 。 帶光纖式光電傳感器 被 測(cè)對(duì) 象 傳感器 測(cè) 量電 路 顯 示記 錄采 集處 理旋轉(zhuǎn)單元 光電傳感器 計(jì)數(shù)器動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀輸入信號(hào) 輸 出 信 號(hào)光 電 脈 沖 式 轉(zhuǎn) 速 測(cè) 試 系 統(tǒng) measurement system 光 電 脈 沖 式 轉(zhuǎn) 速 測(cè) 試 系 統(tǒng) 將 旋 轉(zhuǎn) 軸 的 轉(zhuǎn) 速 變 為 相 應(yīng) 頻 率 的 電 脈 沖 ，測(cè) 出 脈 沖 的

54、頻 率 ， 由 公 式 可 得 到 轉(zhuǎn) 速 值 ： ： 每 秒 鐘 產(chǎn) 生 的 脈 沖 數(shù) ： 開 孔 圓 盤 孔 數(shù) r/mink60sfn ksf 計(jì) 算 公 式 電 感 傳 感 器 inductive sensor 是 一 種 將 被 測(cè) 非 電 量 轉(zhuǎn) 換 為電 感 量 變 化 的 裝 置 。電 感 式 轉(zhuǎn) 速 測(cè) 量 探 頭（ 線 圈 ） 變 換 器（ 測(cè) 量 電 路 ）結(jié)構(gòu)組成電 感 傳 感 器 金 屬 導(dǎo) 體 置 于 變化 磁 場(chǎng) 中 或 在磁 場(chǎng) 中 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ，內(nèi) 部 會(huì) 產(chǎn) 生 閉 合的 感 應(yīng) 電 流 流 線 ，像 流 水 中 的 旋 渦一 樣 ， 故 稱 電 渦流 。

55、工 作 原 理 被 測(cè)對(duì) 象旋 轉(zhuǎn) 單 元 輸 入 信 號(hào) 傳 感 器電 感 傳 感 器轉(zhuǎn) 速 電 壓 動(dòng) 態(tài) 信 號(hào)分 析 儀顯 示記 錄測(cè) 量電 路 采 集處 理計(jì) 數(shù) 器 輸 出 信 號(hào)電 感 式 轉(zhuǎn) 速 測(cè) 量 系 統(tǒng) 在 被 測(cè) 軸 上 安裝 一 多 孔 圓 盤 ， 當(dāng)軸 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 傳 感 器與 金 屬 圓 盤 發(fā) 生 電磁 感 應(yīng) ， 經(jīng) 測(cè) 量 電路 處 理 后 形 成 與 軸轉(zhuǎn) 速 成 比 例 的 脈 沖信 號(hào) ， 再 送 入 數(shù) 字顯 示 器 或 分 析 儀 進(jìn)行 顯 示 、 記 錄 。測(cè) 試 原 理 零 件 輸 送 線 上 ， 可 對(duì) 零件 進(jìn) 行 計(jì) 數(shù) 監(jiān) 控 齒

56、 輪 過 低 速 或 超 高 速 狀 態(tài) 轉(zhuǎn) 速 測(cè) 量 系 統(tǒng) 組 裝 實(shí) 驗(yàn) 試 述 光 電 傳 感 器 的 工 作 原理 。 試 述 電 感 傳 感 器 轉(zhuǎn) 速 測(cè) 量的 測(cè) 試 原 理 。 第 十 章Mechanical Vibration Measurement 振 動(dòng) 三 要 素幅值 相位 頻率振 動(dòng) 物 體 的 基 本 參 數(shù) 的 測(cè) 量振 動(dòng) 物 體 的 動(dòng) 態(tài) 特 性 的 測(cè) 量機(jī) 械 振 動(dòng) 的 種 類 處 理 輸 入 、 輸 出 和 系 統(tǒng) 的動(dòng) 態(tài) 特 性 三 者 的 關(guān) 系 。輸 入 、 輸 出 和 系 統(tǒng)振 動(dòng) 研 究 的 內(nèi) 容 振 動(dòng) 測(cè) 試 系 統(tǒng)所 組 成

57、的 原 理 方 框 圖 ym ky 22dtydmk簡(jiǎn) 諧 振 動(dòng) ： 質(zhì) 量 塊 在 單 自 由度 作 無 阻 尼 的 振 動(dòng) 。機(jī) 械 振 動(dòng) 的 基 本 理 論 知 識(shí) ym ky 22dtydmk c dtdyc單 自 由 度 有 阻 尼 的 自 由 振 動(dòng) 質(zhì) 量 塊 受 力 產(chǎn) 生 的 受 迫 振 動(dòng) 作 用 在 質(zhì) 量 上 的 力 所 引 起 的 有 阻 尼 強(qiáng) 迫 振 動(dòng) 基 礎(chǔ) 運(yùn) 動(dòng) 產(chǎn) 生 的 受 迫 振 動(dòng) 振 動(dòng) 系 統(tǒng) 固 有 頻 率 的 測(cè) 量振 動(dòng) 系 統(tǒng) 阻 尼 度 的 測(cè) 量振 動(dòng) 系 統(tǒng) 質(zhì) 量 和 剛 度 的 測(cè) 量機(jī) 械 振 動(dòng) 基 本 參 數(shù) 的 常

58、 用 測(cè) 量 方 法 是 對(duì) 試 件 施 加 某 種 預(yù) 定 要求 的 激 振 力 ， 激 起 試 件 產(chǎn) 生 激勵(lì) 振 動(dòng) 的 裝 置 。常 用 的 激 振 器 有 電 動(dòng) 式 激 振 器 電 磁 式 激 振 器激 振 器 電 動(dòng) 式 激 振 器 電 磁 激 振 器 說 明 振 動(dòng) 測(cè) 量 儀 的 工 作 原 理 。 簡(jiǎn) 述 測(cè) 量 系 統(tǒng) 固 有 頻 率 的 方 法 。思 考 題 第 十 一 章Measurement of Electric Parameters 直 流 電 參 數(shù) 測(cè) 量 的 特 點(diǎn) 振 子 的 端 部 對(duì) 地 具 有 較 高 電 壓 ， 因此 導(dǎo) 線 、 開 關(guān) 、 接

59、 線 端 子 等 都 應(yīng) 具 有 可靠 的 絕 緣 。 直 流 電 參 數(shù) 不 能 采 取 變 壓 器 原 理 進(jìn) 行電 位 隔 離 ， 測(cè) 量 線 路 又 與 主 回 路 直 接 接通 ， 因 此 將 直 流 的 高 電 位 引 入 測(cè) 量 線 路中 。 交 流 電 壓 、 電 流 的 測(cè) 量 電 表 測(cè) 量 法 光 線 示 波 器 振 動(dòng) 子 測(cè) 量 法 變 送 器 測(cè) 量 法 由 于 交 流 電 信 號(hào) 是 隨 時(shí) 間 周 期 變 化 的 電量 ， 若 用 振 子 直 接 進(jìn) 行 示 波 記 錄 ， 則 波 形 所 占記 錄 的 紙 寬 為 直 流 信 號(hào) 的 兩 倍 ， 所 示 的 波

60、 形 猶如 一 條 寬 黑 帶 ， 故 在 測(cè) 量 交 流 電 參 數(shù) 時(shí) ， 希 望將 交 流 電 信 號(hào) 線 性 地 轉(zhuǎn) 換 為 直 流 信 號(hào) ， 然 后 進(jìn)行 波 形 記 錄 。 各 種 類 型 的 交 流 變 送 器 ， 能 實(shí) 現(xiàn)這 個(gè) 目 的 。交 流 變 送 器 測(cè) 量 法 當(dāng) 直 流 電 動(dòng) 機(jī) 的 電 壓 、 電 流及 功 率 等 電 參 數(shù) 隨 時(shí) 間 迅 速變 化 時(shí) ， 普 通 的 電 工 儀 表 慣性 較 大 ， 不 適 用 。 此 時(shí) ， 常采 用 低 慣 性 的 光 線 示 波 器 振動(dòng) 子 來 測(cè) 量 。直 流 電 機(jī) 電 參 數(shù) 的 測(cè) 量 直 流 電 壓

61、、 電 流 的 測(cè) 量 光 線 示 波 器 振 動(dòng) 子 測(cè) 量 法 直 流 電 參 數(shù) 測(cè) 量 的 特 點(diǎn) 、 操 作 要 點(diǎn) 變 送 器 測(cè) 量 法 直 流 電 壓 的 測(cè) 量U=0.8I（ R1+R2+r） 電 壓 信 號(hào) 由 電 樞 C、 D兩 端 引 出 。 在 現(xiàn) 場(chǎng) 可 以 把振 子 直 接 串 接 在 電 壓 表 上 ， 進(jìn) 行 直 流 電 壓 的 測(cè) 試 。振 子 記 錄 直 流 電 壓 原 理 圖 直 流 電 流 的 測(cè) 量直 流 電 流 信 號(hào) 可 由 分 流器 （ FL） 的 A、 B兩 點(diǎn) 引 出 。直 流 電 流 的 測(cè) 量 可 轉(zhuǎn) 化 為分 流 器 兩 端 電 壓

62、降 的 測(cè) 量 。在 現(xiàn) 場(chǎng) 測(cè) 試 中 ， 電 流 表 是并 接 在 分 流 器 上 的 ， 可 以把 振 子 并 接 在 電 流 表 上 ，進(jìn) 行 電 流 測(cè) 試 。 振 子 記 錄 直 流 電 流 原 理 圖 直 流 電 參 數(shù) 測(cè) 量 的 操 作 要 點(diǎn) 選 用 靈 敏 度 較 高 的 振 子 ， 減 少 限 流 電 阻的 發(fā) 熱 。測(cè) 量 回 路 必 須 用 測(cè) 量 電 壓 大 于 電 樞 最 高工 作 電 壓 的 兆 歐 表 進(jìn) 行 對(duì) 地 、 參 數(shù) 間 的 絕緣 測(cè) 定 。保 證 電 壓 與 電 流 振 子 同 電 位 ， 可 避 免 振子 間 的 擊 穿 。 將 直 流 高

63、壓 電 位 予 以 隔 離 ， 即 在測(cè) 量 儀 器 與 供 電 系 統(tǒng) 之 間 設(shè) 置 某 種隔 離 環(huán) 節(jié) 。 各 類 直 流 電 壓 、 電 流 變送 器 就 是 用 于 直 流 供 電 系 統(tǒng) 中 隔 離輸 入 與 輸 出 的 中 間 環(huán) 節(jié) ， 以 達(dá) 到 安全 測(cè) 量 的 目 的 。直 流 變 送 器 測(cè) 量 法 電 隔 離 的 原 理 ： 將 直 流 信 號(hào) 調(diào) 制 成 交 流 信 號(hào) ， 可 采 用 能隔 離 直 流 電 位 的 變 壓 器 進(jìn) 行 電 隔 離 傳 輸 信 號(hào) ， 從 而 達(dá) 到 電隔 離 的 目 的 。直 流 電 壓 變 送 器 直 流 電 壓 變 送 器 原

64、 理 方 框 圖分壓器 調(diào)制器 正 反 饋 放 大振 蕩 電 隔 離 檢 波 器 輸 入 輸 出負(fù) 反 饋分壓器 調(diào)制器 正 反 饋 放 大振 蕩 電 隔 離檢 波 器輸 入 輸 出 由 一 臺(tái) 直 流 毫 伏 變 送 器 將 分 流 器 上 引 出 的 微 弱 信 號(hào) 放 大到 伏 特 級(jí) 后 ， 用 一 臺(tái) 直 流 電 壓 變 送 器 進(jìn) 行 電 隔 離 輸 出 。直 流 電 流 變 送 器 原 理 方 框 圖直 流 電 流 變 送 器 輸 入 分流器 直流毫伏變送器 調(diào)制器 振 蕩放 大 電 隔 離 檢 波 器 輸 出正 反 饋 負(fù) 反 饋 直 流 電 機(jī) 功 率 測(cè) 量 一 般 測(cè) 量

65、 電 動(dòng) 機(jī) 的 電 樞 電流 I及 電 樞 電 壓 U， 按 公 式 計(jì)算 W： W=I U 10-3（ kW） 在 現(xiàn) 場(chǎng) 實(shí) 測(cè) 中 ， 均 用 分 壓 箱 （ 應(yīng) 變 儀 配 用 儀 器 ） ， 不必 計(jì) 算 R值 ， 分 壓 箱 的 輸 入 端 與 電 壓 互 感 器 的 次 級(jí) 線 圈 想接 ， 其 輸 出 端 直 接 與 振 子 想 接 即 可 。光 線 示 波 器 振 動(dòng) 子 測(cè) 量 法 交 流 電 壓 測(cè) 量 接 線 圖 交 流 電 流 屬 于 必 測(cè) 的 電 參 數(shù) 之 一 。 被 測(cè) 的 電 流 值 很大 ， 必 須 使 用 電 流 互 感 器 TA。 為 使 流 過 振

66、 子 的 電 流 小于 振 子 的 額 定 電 流 值 ， 必 須 用 分 流 電 阻 R， 可 用 應(yīng) 變 儀配 用 儀 器 的 分 流 箱 代 之 。交 流 電 流 測(cè) 量 接 線 圖 光 線 示 波 器 振 動(dòng) 子 測(cè) 量 法 被 測(cè) 交 流 電 信 號(hào) 通 過 電 壓 互 感 器 TV降 壓 后 ， 采 用 橋 式 電 路 進(jìn) 行 全 波 整 流 ，經(jīng) 濾 波 電 容 C濾 去 輸 出 中 的 交 流 成 分 ， 可在 輸 出 端 輸 出 1mA的 電 流 信 號(hào) 和 5v的 電 壓信 號(hào) 。 由 交 流 電 壓 變 送 器 輸 出 的 直 流 信號(hào) ， 接 入 示 波 器 的 振 子 ， 即 可 進(jìn) 行 交 流電 壓 的 波 形 記 錄 。 交 流 電 壓 變 送 器 交 流 電 流 變 送 器 原 理 與 交流 電 壓 變 送 器 原 理 大 致 相 同 ，區(qū) 別 在 于 前 者 增 加 一 個(gè) 補(bǔ) 償 電路 。 它 由 四 個(gè) 二 級(jí) 管 及 電 阻 組成 。 目 的 是 補(bǔ) 償 非 線 性 誤 差 。交 流 電 流 變 送 器 動(dòng) 態(tài) 測(cè) 量 交 流 電 機(jī) 的 功 率