7速度与加速度测量

《7速度与加速度测量》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、机电工程学院工程测试技术教研组王琨琦机电工程测试技术7/22/202117速度与加速度的测量7.1速度的测量7.1.1速度测量方法按物理原理分：机械式电气式光电式光学式7/22/202127/22/202137.1.2磁电式速度传感器测速磁电式传感器是把被测量的物理量（振动、位移、转速等）转换为感应电动势的一种转换器。它不需要辅助电源就能把被测对象的机械量转换成易于测量的电信号,是有源传感器。由于它输出功率大且性能稳定,具有一定的工作带宽（10～1000Hz）,所以得到普遍应用。7/22/20214磁通变

2、化率与磁场强度、磁阻、线圈运动速度有关，改变其中一个因素，都会改变感应电动势。1)变换原理:根据电磁感应定律,当w匝线圈在恒定磁场内运动时,设穿过线圈的磁通为Φ,则线圈内的感应电势e与磁通变化率dΦ/dt有如下关系:7/22/202152)分类根据利用被测量改变线圈速度或磁阻的方式，可将传感器分成动圈式和磁阻式。磁电式动圈式磁阻式线速度型角速度型N7/22/20216①动圈式工作原理a.线圈在磁场中作直线运动其中，w－线圈匝数，B－磁感应强度，l－单匝线圈有效长度，v－线圈与磁场的相对速度。直接测得的是线

3、圈的运动速度—速度传感器经微分和积分运算可得到运动物体的加速度和位移7/22/20217b.线圈在磁场中作旋转运动其中，k－与结构有关的系数（＜１），A－线圈的截面积，ω－线圈转动的角速度。可测量物体转速测速电机7/22/20218动圈式传声器7/22/20219由钢制圆形外壳制成,里面用铝支架将圆柱形永久磁铁与外壳固定成一体,永久磁铁中间有一小孔,穿过小孔的芯轴两端架起线圈和阻尼环,芯轴两端通过圆形膜片支撑架空。动圈式振动速度传感器1、芯轴2、壳体3、弹簧片4、支架5、永磁铁6、线圈7、阻尼环8、引线

4、7/22/202110该传感器测量的是振动速度参数,若在测量电路中接入积分电路,则输出电势与位移成正比;若在测量电路中接入微分电路,则其输出与加速度成正比。7/22/202111②磁阻式传感器动圈式：线圈在磁场中运动时切割磁力线而产生电动势－法拉第感应定理磁阻式：线圈与磁铁固定不动，运动物体（导磁材料）运动来影响磁路的磁阻，引起磁场的强弱变化，产生感应电动势。7/22/202112a)开磁路变磁通式:线圈、磁铁静止不动,测量齿轮安装在被测旋转体上,随之一起转动。每转动一个齿,齿的凹凸引起磁路磁阻变化一次,

5、磁通也就变化一次,线圈中产生感应电势,其变化频率等于被测转速与测量齿轮齿数的乘积。这种传感器结构简单,但输出信号较小,且因高速轴上加装齿轮较危险而不宜测量高转速。7/22/202113b)闭磁路变磁通式:它由装在转轴上的内齿轮和外齿轮、永久磁铁和感应线圈组成,内外齿轮齿数相同。当转轴连接到被测转轴上时,外齿轮不动,内齿轮随被测轴而转动,内、外齿轮的相对转动使气隙磁阻产生周期性变化,从而引起磁路中磁通的变化,使线圈内产生周期性变化的感生电动势。其频率与被测转速成正比。7/22/202114磁电式测速传感器

6、7/22/2021157.1.3光电传感器测速光电式传感器将光信号转换为电信号。光电器件的物理基础是光电效应。光电管和光电倍增管光敏电阻光电二极管光电三极管（1）基本工作原理7/22/202116光电效应光电效应通常是指物体敏感到由紫外线到红外线的光能量，并将光能转化成电信号现象。1、外光电效应在光线作用下，物质内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。基于外光电效应的光电器件属于光电发射型器件，有光电管、光电倍增管等。7/22/2021172、内光电效应在光的照射下材料的电阻率发生改变的现象称为

7、内光电效应。半导体材料受到光照时会产生电子-空穴对，使其导电性能增强，光线愈强，阻值愈低，这种光照后电阻率发生变化的现象，也称为光电导效应。基于这种效应的光电器件有光敏电阻(光电导型)。7/22/2021183、光生伏特效应半导体材料受到光照后产生一定方向的电动势的现象称为光生伏特效应。光生伏特型光电器件是自发电式的，属有源器件。常用的光生伏特型器件有光电池、光敏二极管和光敏三极管等。7/22/2021191、光电管结构：由一个阴极和一个阳极构成，并且密封在一只真空玻璃管内。阴极装在玻璃管内壁上，其上涂有

8、光电发射材料。阳极通常用金属丝弯曲成矩形或圆形，置于玻璃管的中央。7/22/202120光电阴极通常采用逸出功小的光敏材料(如铯Cs)光线照射到光敏材料上便有电子逸出，这些电子具有正电位的阳极所吸引，在光电管内形成空间子流，在外电路就产生电流。7/22/2021212、光电倍增管当入射光很微弱时，普通光电管产生的光电流很小，只有零点几μA，不易探测——常用光电倍增管对电流进行放大。光电倍增管的工作原理建立在光电发射和二次发射的