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1、第 10 章 机械量电测法10.1 转速的电测法 转速的表示方式：1、转动角速度 =A t2、转速每分钟转动圈数 n3、 转动频率f每秒钟转动圈数4、转动周期，T =丄=聖，所以 = 2兀f =込f n6010.1.1 模拟式电测法一、测速发电机把转速转换成电压U o = Bl 洁 B 炉户 xBl/r 6 0、磁性转速表图1o 1-1把转速转换为转角铝盘转矩Me=K - ne游丝扭矩M=K -99 指针转角ssK平衡时 M = M 所以9 = e - ne sKs三、离心式转速表 图 1o1-2 把转速转换为位移离心力F = K2cc弹簧力F = K x ss平衡时Kx = c - W 2K
2、s四、频闪转速表 图 1o1-3反光标志最亮且稳定不动时，闪光频率等于转动频率。10.1.2 计数式电测法一、转速传感器一一将转速转换成脉冲频率1、转换公式 脉冲频率m x nf =6on每分钟转动圈数m每转一周传感器发出脉冲数,2、实例： 1磁电式 图 1o1-4 图 1o1-5 2电容式、电涡流式 图 1o1-6 3霍尔式 图 1o1-74光电式：反射式 图 101-8（a）何测叛计取式晶樹0備控制门J1转速-向前周计数式1、测频计数式一一适于转速快场合晶体振荡器输出的时钟频率fc,经分频器k分频后形成宽度为T=k/fc的门控信号, 计数器从0开始对传感器脉冲计数，在T时间内，计数结果为k
3、 kmN = Tf = f =- nf 60 fcc2、测周计数式一一适于转速慢场合转速传感器信号（周期为T/m）经整形和k分频后，形成门控信号，计数器从0开始对 晶体振荡器输出的周期Tc稳定的时钟脉冲计数，计数结果为kN =- TmTc3、测瞬时角速度随转轴转动的转盘上均匀分布m个测点，即每相邻两个测点的间距均为=2n /m，只 要测出转过各段厶0所用时间4 ti的计时脉冲数Ni， ti=NiTc，即可求出每个测点的瞬时角 速度：2冗f ro = （i=l,2,m）i m x Ni10.2 振动的电测法10.2.1 相对振动传感器与绝对振动敏感器一、相对振动传感器 相对振动物体相对于其平衡位
4、置的往复运动。l 、相对振动传感器的特点 内部固定部分与运动参照点（平衡）位置相对静止 内部可动部分与被测振动体一起运动2、传感器可动部分与被测振动体关联方式固接式 图 102-1（a）弹压式图 10 2-1 ( b )要求F = F - ma 0KmF = K A LKa = w 2 xmm即要求的ALmw 2-w 2 x =- xKmw2m0二、绝对振动敏感器 绝对振动被测物体相对于大地或惯性空间的往复运动。1、绝对振动敏感器的结构特点 内部固定部分与被测振动体一起运动 内部可动部分有一定质量m,且通过弹簧R与固定部分相连接 内部可动部分与固定部分之间相对运动受阻尼力作用，阻尼系数为C,即
5、绝对振动敏感器内部存在一个“ m - k - c ”系统 2、绝对振动敏感器的运动分析 运动关系 图10 2-2 z = x + y（矢量相加） 受力分析：弹簧力F = -kyK阻尼力 F =cdtF + FKcd 2 zd 2 xd 2 y=m = m (+)dt 2dt 2dt 2 运动方程m竺2 + c空+ ky =- m 出dt 2 dtdt 2cD =-2w m0d 2 ydt 2dy+ 2 D w+ w 2 ydt 0d 2 xdt 2dv-adt 传输函数：dxV =dtdV d 2 xdt dt 2V = w - xmma = w2xX(s):(1-ro 20)2 + (2 D
6、ro:1 + ()4ro 2roro高通）V(s)A(s)-sY( j ro)2Dros2 + 2 D ro s + ro 2V (j ro)带通）-1Y (j ro)s2 + 2Dro s +ro2A (j ro):1 + roro2 D roro 2roro 2ro 2)2 + (2 Droro 2ro:1+(roro低通）3、绝对振动敏感器的功能一一把被测物体的绝对振动转换成敏感器内部可动部分与固定部分的相对运动1 当 ro ro为位移敏感器2当 ro roY( j ro)Y( j ro)所以=ro 2 xX (j ro)A (j ro)ro2ro2为加速度敏感器3当 roV (j ro
7、)ro 2Y (j ro)1ro 2A (jro )ro 200m V =2DroVcm0m1所以y -，2Drom/k/ ro 2ama0mmY( j ro)所以X (j ro)mVY( j ro)2Dro0为速度敏感器ro2ro2mro210.2.2 绝对振动电测法 一、位移传感器配接绝对振动敏感器可动部分与固定部分用弹簧片或弹性元件相连， 可动部分与质量块相连，固定部分与被测振动体相连。实例 电容式加速度传感器 图 102-3C - C AC - C y12 = 因为Ad = y，所以r 2 =-C + C dC +C d1 2 0 1 2 0若 w w ，则y = x ，所以C1C2
8、=ym0mmC +Cd120若 w ro时，ro 2krorom010.2.3振动加速度传感器实例位移传感器配接“m=k-c ”系统的实例一、电位器式加速度传感器图10-2-4二、差动变压器式加速度传感器 图 10-2-三、电阻式加速度传感器 图 10-2-6四、霍尔式加速度传感器 图 10-2-7五、压电式加速度传感器1、压缩式图10-2-82、剪切型 图10-2-9、3、弯曲型图10-2-104、差动式图10-2-1110.2.4 压电式加速度电测系统分析一、压电式加速度传感器1、压电式传感器F = kyF质量块对压电元件的压力Q = d F = d ky k压电元件弹性系数33 33所以
9、=d ky 332、加速度敏感器“ m 一 k 一 c ”系统11D =y互ro 2A1*1 +ro()4ro0所以Q_y_QX=AAy33ro-A331ro1 + ()41 + ( )4roro00d k / ro 2d m00、压电式加速度电测系统 1、接电压放大器U G 10 = X -1Q C ro1 + ( n )2ro1ro =n RCG电压放大器增益 R = R / RaiC = C + C + Caciro ro ro3333：1 + (ro1 + (rororo2、接电荷放大器oronroro ro ro3333ron1 + (rororo10.3 力与荷重的电测法直接法一一直接将力转换为电信号，如压电式传感器(5.2节) 振弦式传感器、振梁式传感器(7.4 节) 间接法一一以弹性元件作为敏感器，将拉力或压力转换为应变或位移，再用应变传感 器或位移传感器把应变或位移转换为电量。10.3.1 力敏感器 一、实心轴和空心圆轴 图 103-1F = K l = K -ArLrFAEAr卩-FAE、悬臂梁等载面梁图10 3-2 (a)y = x FE b h36l=+x FE b h2等强度梁 图 103-2(b)6l3y =x FEb h 306l=x
