《机械量的测量》PPT课件

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1、第七章机械量的测量本章学习位移、速度、加速度、机械震动、力及力矩等机械量。9/16/20211第一节位移的测量第二节转速的测量第三节加速度的测量第七章机械量的测量9/16/20212第一节位移的测量常用位移传感器的性能和特点（P121）9/16/20213电涡流效应演示当电涡流线圈与金属板的距离x减小时，电涡流线圈的等效电感L减小，等效电阻R增大。感抗XL的变化比R的变化大得多，流过电涡流线圈的电流i1增大。二、电涡流传感器当金属导体置于交变磁场或在磁场中运动时，在导体中会产生感生电流，这种电流在导体中自

2、行闭合电涡流9/16/20214工作原理:交变电流传感器线圈被测导体交变磁场H1电涡流交变磁场H2参数变化(电感、阻抗、品质因素等)输出信号9/16/202159/16/202169/16/20217电涡流的应用——在我们日常生活中经常可以遇到干净、高效的电磁炉9/16/20218集肤效应集肤效应与激励源频率f、工件的电导率、磁导率等有关。频率f越高，电涡流的渗透的深度就越浅，集肤效应越严重。图4-1是电涡流传感器工作原理示意图。当高频（100kHz左右）信号源产生的高频电压施加到一个靠近金属导体附近

3、的电感线圈L1时，将产生高频磁场H1。如被测导体置于该交变磁场范围之内时，被测导体就产生电涡流i2。i2在金属导体的纵深方向并不是均匀分布的，而只集中在金属导体的表面，这称为集肤效应（也称趋肤效应）。9/16/202192、等效阻抗分析检测深度与激励源频率有何关系？电涡流线圈受电涡流影响时的等效阻抗Z的函数表达式为：Z=R+jωL=f（ρ、、x、ω、i1、r）（7-6）如果控制上式中的i1、f、、、r不变，电涡流线圈的阻抗Z就成为哪个非电量的单值函数？属于接触式测量还是非接触式测量？9/16/202

4、110等效阻抗与非电量的测量检测深度的控制：由于存在集肤效应，电涡流只能检测导体表面的各种物理参数。改变f，可控制检测深度。激励源频率一般设定在100kHz~1MHz。频率越低，检测深度越深。间距x的测量：如果控制上式中的i1、f、、、r不变，电涡流线圈的阻抗Z就成为间距x的单值函数，这样就成为非接触地测量位移的传感器。多种用途：如果控制x、i1、f不变，就可以用来检测与表面电导率ρ有关的表面温度、表面裂纹等参数，或者用来检测与材料磁导率有关的材料型号、表面硬度等参数。9/16/202111电磁炉内

5、部的励磁线圈9/16/202112电磁炉的工作原理高频电流通过励磁线圈，产生交变磁场，在铁质锅底会产生无数的电涡流，使锅底自行发热，烧开锅内的食物。9/16/202113电涡流传感器结构及特性电涡流探头外形交变磁场高频反射式、低频投射式9/16/202114高频反射式电涡流探头内部结构1—电涡流线圈2—探头壳体3—壳体上的位置调节螺纹4—印制线路板5—夹持螺母6—电源指示灯7—阈值指示灯8—输出屏蔽电缆线9—电缆插头9/16/202115CZF-1系列传感器的性能分析上表请得出结论：探头的直径与测量范围及

6、分辨力之间有何关系？9/16/202116低频投射式9/16/202117大直径电涡流探雷器9/16/2021183、电涡流测量转换电路（1）电桥电路9/16/2021193、电涡流测量转换电路（2）谐振调幅式（AM）电路石英振荡器产生稳频、稳幅高频振荡电压(100kHz~1MHz）用于激励电涡流线圈。金属材料在高频磁场中产生电涡流，引起电涡流线圈端电压的衰减，再经高放、检波、低放电路，最终输出的直流电压Uo反映了金属体对电涡流线圈的影响（例如两者之间的距离等参数）。9/16/202120部分常用材料对振

7、荡器振幅的衰减系数人的手、泥土或装满水的玻璃杯能对振荡器的振幅产生明显的衰减吗？为什么？9/16/202121（3）谐振调频（FM）式电路(100kHz~1MHz）当电涡流线圈与被测体的距离x改变时，电涡流线圈的电感量L也随之改变，引起LC振荡器的输出频率变化，此频率可直接用计算机测量。如果要用模拟仪表进行显示或记录时，必须使用鉴频器，将f转换为电压Uo。9/16/202122（3）谐振调频（FM）式电路(100kHz~1MHz）9/16/202123并联谐振回路的谐振频率设电涡流线圈的电感量L=0.

8、8mH，微调电容C0=200pF，求振荡器的频率f。9/16/202124鉴频器特性使用鉴频器可以将f转换为电压Uo鉴频器的输出电压与输入频率成正比机械工业出版社9/16/202125鉴频器在调频式电路中的应用设电路参数如上页，计算电涡流线圈未接近金属时的鉴频器输出电压Uo0；若电涡流线圈靠近金属后，电涡流探头的输出频率f上升为500kHz，f为多少？输出电压Uo又为多少？9/16/2021269/16/202127电涡