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1、机械量机械量机械量机械量检测检测检测检测你现在浏览的是第一页，共28页机械量介绍v机械量包括长度、位移、速度、转角、转速、力、力矩、振动等参数。其中直线位移是机械量中最基本的参数；速度是位移的时间微分；力或力矩可以使弹性体变形而产生位移；由牛顿定律可知加速度与作用力有关。v机械量检测的主要任务：检测位移和力的大小你现在浏览的是第二页，共28页按检测原理分类你现在浏览的是第三页，共28页位移检测v1、电容式位移检测方法、电容式位移检测方法变极距法和变面积法d 1mm你现在浏览的是第四页，共28页位移检测v2、电感式位移检测方法、电感式位移检测方法你现在浏览的是第五页，共28页位移检测v3、差动变
2、压器位移检测方法、差动变压器位移检测方法互感式位移传感器，变压器一次线圈和上下对称的两个二次线圈之间的互感强度随铁心的位置而发生变化。你现在浏览的是第六页，共28页位移检测v4、光纤位移检测方法、光纤位移检测方法你现在浏览的是第七页，共28页转速检测v1、离心力检测法、离心力检测法你现在浏览的是第八页，共28页一个经典的自动控制模型v瓦特的飞球调节器控制蒸汽机转速瓦特的飞球调节器控制蒸汽机转速（分析工作原理）你现在浏览的是第九页，共28页转速检测v2、光电码盘转速检测、光电码盘转速检测绝对光电码盘和增量光电码盘绝对光电码盘是把旋转轴的旋转角度用二进制编码输出，它可以检测绝对角度，而且有外部干扰
3、或电源断电事故发生后恢复正常时，可以立即准确检测位置信息，但缺点是结构复杂，成本高，并需要用阵列光电元件检测来自各位的脉冲信号。增量光电码盘是随旋转轴的旋转角度输出一列连续脉冲波的码盘，通过累计脉冲个数测量旋转角，一般使用一个透射型光电藕合器只检测转速，而不能检测转轴的绝对转角和转向。增量光电码盘在工业应用的数量上远比绝对码盘多。你现在浏览的是第十页，共28页转速检测你现在浏览的是第十一页，共28页转速检测你现在浏览的是第十二页，共28页转速检测你现在浏览的是第十三页，共28页力的检测v力的检测方法力的检测方法弹性体受力作用时将发生弹性形变，检测弹性体变形可求得力的大小。力矩是通过测量弹性体的
4、扭转变形而求得的。测量位移的检测方法是检测力、力矩的基础。你现在浏览的是第十四页，共28页力的检测v1、金属应变元件、金属应变元件金属电阻丝的电阻R取决于金属材料的电阻率、长度和截面积。在拉伸力的作用下，金属丝被拉长，截面积缩小，导致电阻率也发生变化。(忽略弹性形变影响)电阻应变片的两种结构：a,把金属丝贴在塑料薄膜基板上b,在基板上加工薄膜电阻你现在浏览的是第十五页，共28页力的检测你现在浏览的是第十六页，共28页力的检测使用两组送拉伸力或压缩力的应变片，将其接入电桥电路的四个桥臂，以提高检测的灵敏度和稳定性。检测扭矩时，圆柱体表面受力状况与位置有关，在与轴线45度的各点上受力最大，应变片延
5、此方向粘贴。你现在浏览的是第十七页，共28页力的检测v2、半导体应变元件、半导体应变元件半导体应变元件基于半导体压阻效应，它的特点是单位应变的电阻率变化很大。半导体应变片反应灵敏，体积小，被广泛应用在压力传感器上。它的缺点是温度依赖性大，需要温度补偿电路，而且价格比较高。所以金属应变片仍然在被广泛使用。你现在浏览的是第十八页，共28页力的检测v3、压电效应、压电效应有些结晶材料(如石英SiO2等)、陶瓷材料(如铁铁酸铅PZT等)以及高分丁材料(如聚二氟乙烯PVDF)等在压力作用下，内部分子的极化情况发生变化，使材料表面带电荷，称为压电效应。但这些表面电荷会很快与环境中的杂散电荷或材料内部自由电
6、荷中和，呈电中性，因此压电效应不能用来检测恒定压力。因为电荷中和时间远远大于在压力作用下的极化变化时间，所以它可以响应动态压力，用于加速度与振动检测中。你现在浏览的是第十九页，共28页力的检测v4、压敏导电橡胶、压敏导电橡胶在橡胶材料里掺入炭粉，当炭粉浓度达到某一极限值以上时，炭粉的颗粒部分发生接触，会呈现一定的电阻率，使这种橡胶板变形时，阻抗值将随变形的强弱而发生变化。给橡胶板配上X、Y地址电极，并集成上FET或二极管等开关元件，就可以获取作用力的二维分布。这种压敏橡胶板被用作触控式面板的开关阵列。你现在浏览的是第二十页，共28页力的检测你现在浏览的是第二十一页，共28页加速度和振动检测v1
7、、弹簧质量系、弹簧质量系加速度和力是通过质量联系在一起。位移和速度的检测原理都可以用于加速度与振动检测，以弹簧质量系惯性检测法为基础，类型包括应变片转换法、压电转换法、动电转换法、涡电流非接触法、可变电容法、差动变压器法等。你现在浏览的是第二十二页，共28页加速度和振动检测你现在浏览的是第二十三页，共28页加速度和振动检测v2、动电型振动检测方法、动电型振动检测方法直接检测振动速度方法：在磁束密度为B的磁场中，长度为L的导体以速度V切割磁力线，导体两端则产生电势差：加上积分电路，可以把振动速度转换成振动位移信号，检测震动位移。步行计就是一种简单的动电特性的振动传感器。你现在浏览的是第二十四页，共28页加速度和振动检测你现在浏览的是第二十五页，共28页加速度和振动检测你现在浏览的是第二十六页，共28页加速度和振动检测v3、微机械加速度传感元件、微机械加速度传感元件微机械加工技术使小型加速度传感器得到了很大的发展。缓冲汽车撞击伤害力的空气包里，装有扩散硅压阻膜片的加速度传感器。你现在浏览的是第二十七页，共28页思考题v思考：思考：金属应变片和半导体应变膜片在检测压力原理上的异同？压敏导电橡胶和压电陶瓷在检测压力原理上的不同？你现在浏览的是第二十八页，共28页