《機(jī)械工程測試技術(shù)》配套PPT課件,機(jī)械工程測試技術(shù),機(jī)械工程,測試,技術(shù),配套,PPT,課件 1第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第三節(jié)第三節(jié) 位移測量的應(yīng)用位移測量的應(yīng)用第二節(jié)第二節(jié) 常用的位移傳感器常用的位移傳感器第六章第六章 位移測量位移測量2第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*21.11.1 概述概述位移測量是線位移和角位移測量的統(tǒng)稱位移測量是線位移和角位移測量的統(tǒng)稱,測量時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的測量對象測量時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的測量對象,來選擇或來選擇或設(shè)計(jì)測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)測量系統(tǒng).由于在不同的場合下對位移測量的精度由于在不同的場合下對位移測量的精度要求不同，形成了多種多樣的位移傳感要求不同，形成了多種多樣的位移傳感器及其相應(yīng)的測量電路或系統(tǒng)器及其相應(yīng)的測量電路或系統(tǒng)3第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*31.11.1概述概述表6-1 一些常用的位移傳感器及其性能特點(diǎn)4第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*42.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器一、滑線電阻式位移傳感器一、滑線電阻式位移傳感器一、滑線電阻式位移傳感器一、滑線電阻式位移傳感器滑線電阻的結(jié)構(gòu)形式有纏繞式和單絲式?；€電阻式位移傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、輸出大、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但由于觸頭運(yùn)動(dòng)時(shí)有機(jī)械摩擦，其使用壽命受限、分辨率較低、輸出信號噪聲大、不宜用于頻率較高時(shí)的動(dòng)態(tài)測量上圖c為橋式測量電路，供橋電源為具有一定精度的直流穩(wěn)壓電源，電橋的輸出直接用光線示波器顯示。5第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*5一、滑線電阻式位移傳感器一、滑線電阻式位移傳感器一、滑線電阻式位移傳感器一、滑線電阻式位移傳感器滑線電阻式位移傳感器和測量系統(tǒng)如圖6-1所示。a直線位移型b 角位移型 c 測量電路1 滑線電阻 2 滑動(dòng)觸頭圖圖6-12.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器6第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*6二、應(yīng)變片式位移傳感器二、應(yīng)變片式位移傳感器二、應(yīng)變片式位移傳感器二、應(yīng)變片式位移傳感器應(yīng)變片式位移傳感器的測量原理：利用一彈性元件把位移量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變量，而后用應(yīng)變片、應(yīng)變儀等測量記錄。應(yīng)變片式位移傳感器如圖6-2所示。a 懸臂梁及貼片 b應(yīng)變片接橋圖圖6-22.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器7第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*7二、應(yīng)變片式位移傳感器二、應(yīng)變片式位移傳感器二、應(yīng)變片式位移傳感器二、應(yīng)變片式位移傳感器對于等斷面梁，貼片處的應(yīng)變 與位移 間的關(guān)系為或式中式中 l、h為梁的長度、厚度為梁的長度、厚度 X為從自由端到貼片處距離為從自由端到貼片處距離這種測量方法一般只用于小位移這種測量方法一般只用于小位移 250 m的情況下。的情況下。2.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器8第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*8二、應(yīng)變片式位移傳感器二、應(yīng)變片式位移傳感器圓環(huán)和半圓環(huán)式彈性元件及其貼片和接橋如圖示。2.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器9第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*9圓環(huán)或半圓環(huán)彈性元件，當(dāng)它在被測位移的作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和應(yīng)變，其應(yīng)變值與位移成正比。由于這種方法直接測量的位移量較小，為了擴(kuò)大其量程，可通過一些裝置將小位移進(jìn)行變換。下面所示就是用一斜面將小位移變換成大位移的裝置二、應(yīng)變片式位移傳感器二、應(yīng)變片式位移傳感器2.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器10第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*10圖6-4是用一斜面將小位移變換成大位移的裝置。二、應(yīng)變片式位移傳感器二、應(yīng)變片式位移傳感器圖圖6-42.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器11第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*11三、三、三、三、差動(dòng)變壓器式位移傳感器差動(dòng)變壓器式位移傳感器差動(dòng)變壓器式位移傳感器差動(dòng)變壓器式位移傳感器圖6-5示出了差動(dòng)變壓器的結(jié)構(gòu)和接線情況。1 一次側(cè)線圈 2、3二次側(cè)線圈 4 鐵心圖圖6-52.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器12第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*12第二節(jié)第二節(jié) 常用的位移傳感器常用的位移傳感器差動(dòng)變壓器的差動(dòng)整流電路如圖所示。三、差動(dòng)變壓器式位移傳感器三、差動(dòng)變壓器式位移傳感器三、差動(dòng)變壓器式位移傳感器三、差動(dòng)變壓器式位移傳感器13第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*13三、差動(dòng)變壓器式位移傳感器三、差動(dòng)變壓器式位移傳感器三、差動(dòng)變壓器式位移傳感器三、差動(dòng)變壓器式位移傳感器差動(dòng)整流電路與相後檢測電路的功能基本相同，雖然檢波效率低，但其測量線路簡單，故用得也很多，差動(dòng)變壓器的最后輸出一般可用示波器直接顯示。由于示波器振子的內(nèi)阻都很小，當(dāng)差動(dòng)變壓器的測量電路是電壓輸出時(shí)，振子回路應(yīng)接入電阻，以保證線性差動(dòng)變壓器式位移測量系統(tǒng)具有精度較高、性能穩(wěn)定、線性范圍大、輸出大、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。由于可動(dòng)鐵心具有一定的質(zhì)量，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性較差。2.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器14第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*14四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器光電脈沖式位移傳感器：實(shí)際上是一個(gè)位移數(shù)字編碼器，工作時(shí)可將機(jī)械位移轉(zhuǎn)換成數(shù)量的電脈沖信號輸出。光電脈沖式位移傳感器的組成及其工作原理如圖6-7所示。1 圓盤 2 被測軸 3 光源 4 光敏二極管 5 平板圖圖6-72.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器15第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*15圖a是測量角位移的透射光電脈沖轉(zhuǎn)換器。圓盤1 與測軸2一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，照射到光敏二極管4上的光線就會(huì)時(shí)有時(shí)無，通過 光敏二極管的光電效應(yīng)以及測量電路的變換就輸出電脈沖；電脈沖的數(shù)目與光線的通斷交數(shù)成正比，根據(jù)脈沖數(shù)目就可測出被測軸的轉(zhuǎn)角。圖b是測量線位移的反射式光電脈沖轉(zhuǎn)換器。工作原理與透射式的基本相同，不同點(diǎn)在于照射光敏二極管的光是靠反射光。四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器2.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器16第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*16光電脈沖式位移傳感器的后續(xù)測量電路和顯示記錄裝置如圖6-8的框圖所示。四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器圖圖6-82.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器17第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*17用上述方法，無法判斷位移的正負(fù)方向，在需要判斷方向的場合，需要多加一個(gè)光電管和一套測量電路。兩光敏二極管的裝設(shè)位置如圖6-9所示。四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器圖圖6-92.12.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器18第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*183.13.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器判斷位移方向的電路框圖如圖6-10所示。四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器四、光電脈沖式位移傳感器當(dāng)用示波器記錄時(shí)，可用兩個(gè)或三個(gè)振子分別記錄方向信號和脈沖信號，處理數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行加減處理，才得真實(shí)位移。用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)時(shí)，要用可逆計(jì)算器、方向信號（）、（）控制計(jì)數(shù)器的“加”、“減”法運(yùn)算、脈沖信號作計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈動(dòng)，計(jì)算所記錄的脈沖數(shù)就與實(shí)際位移成正比。圖圖6-1019第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*19 一、回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量一、回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量一、回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量一、回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)誤差是指在回轉(zhuǎn)過程中回轉(zhuǎn)軸線偏離理想位置而出現(xiàn)的附加運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)誤差是回轉(zhuǎn)軸上任何發(fā)生與軸線平行的移動(dòng)和在垂直于軸線的平面內(nèi)的移動(dòng)。前一種移動(dòng)稱為該點(diǎn)的端面運(yùn)動(dòng)誤差，后一種移動(dòng)稱為該點(diǎn)的徑向運(yùn)動(dòng)誤差。端面運(yùn)動(dòng)誤差因測量點(diǎn)所在半徑位置不同而異，徑向運(yùn)動(dòng)誤差則因測量點(diǎn)所在的軸向位置不同而異。所以在討論運(yùn)動(dòng)誤差時(shí)，應(yīng)指明測量點(diǎn)的位置。3.13.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器20第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*20一一一一、回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量測量一根通用的回轉(zhuǎn)軸的徑向運(yùn)動(dòng)誤差時(shí)，可將參考坐標(biāo)選在軸承支承孔上。這時(shí)運(yùn)動(dòng)誤差所表示的是回轉(zhuǎn)過程中回轉(zhuǎn)軸線對于支承孔的相對位移，它主要反映軸承的回轉(zhuǎn)質(zhì)量。任意徑向截面上的徑向誤差運(yùn)動(dòng)可采用置于x、y方向的兩只位移傳感器來分別檢測徑向運(yùn)動(dòng)誤差在x、y方向的分量。在任何時(shí)刻兩分量的矢量和就是該時(shí)刻徑向運(yùn)動(dòng)誤差矢量。這種測量方式稱為雙向測量法。由于種種原因，有時(shí)不必測量總的徑向運(yùn)動(dòng)誤差，而只需測量它在某個(gè)方向的分量，則可將一只傳感器置于該方向來檢測。這種方式稱為單向測量法。3.13.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器21第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*21一、一、一、一、回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量雙向測量法，如圖6-11所示Tx,Ty位移傳感器 M1M2測量儀圖圖6-113.13.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器22第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*22單向測量法，如圖6-12所示。一一一一、回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量T位移傳感器 M測量儀圖圖6-123.13.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器23第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*23傳感器見到的位移信號是很復(fù)雜的，如圖6-13所示。一一一一、回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量回轉(zhuǎn)軸徑向運(yùn)動(dòng)誤差的測量圖圖6-133.13.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器24第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*24二、物位測量二、物位測量二、物位測量二、物位測量在生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到大量的固體和液體物料，存放在容器中或堆在場地上，并占有一定的高度，此高度還可能是隨時(shí)間而變化的。對此高度的測量稱為物位測量。多種不同轉(zhuǎn)換原理的位移傳感器可用于物位測量。下面介紹其中的兩種。3.13.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器25第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*25二、物位測量二、物位測量二、物位測量二、物位測量1、沉筒式液位變送器帶有差動(dòng)變壓器的沉筒式液位變送器的沉筒由固定段1和浮力段2兩部分組成。如圖6-14。1 沉筒固定段 2 沉筒浮力段 2 測量彈簧 4 差動(dòng)變壓器 5 銜鐵 6 密封隔離筒 7沉筒室殼體圖圖6-143.13.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器26第五章第五章 信號處理初步信號處理初步*262、電阻式液位計(jì)電阻式液位計(jì)由兩根大電阻率的棒料1組成，兩根棒的材料和界面完全一樣，兩端拉緊，并用絕緣套1與容器3絕緣。如圖6-15所示。二、物位測量二、物位測量二、物位測量二、物位測量1電阻極棒 2絕緣套 3 容器 4 電橋圖圖6-153.13.1常用的位移傳感器常用的位移傳感器