速度、加速度及振动检测l

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1、3.7速度、加速度及振动检测速度、加速度及振动是物体机械运动测量的三种重要参数，是工业生产和日常生活中极为常见的物理量，主要应用于交通汽车、工业生产、航空航天三大产业。3.7.1基本概念及检测方法速度和加速度速度是单位时间内运动物体位移的变化量，工程上一般分为直线运动速度（简称线速度）和旋转速度（简称转速）。线速度的计量单位通常用m/s（米/秒）来表示，转速的计量单位常用r/min（转/分）来表示。加速度是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值，是描述物体速度改变快慢的物理量。通过测量加速度来测量物体的运动状态，加速度测量广泛应用

2、于航天、航空和航海的惯性导航系统及运载武器的制导系统中。2、常用的速度测量方法（1）平均速度法根据速度的定义，速度可以通过物体在一定时间内移动的距离求得，这种方法只能求平均速度，距离越小，越接近瞬时速度。如光束切断法、相关测速法、空间滤波器测速法等。（2）加速度积分法和位移微分法利用速度与加速度、位移的微分和积分关系，测得运动体的运动速度，在振动测量中常用方法。（3）线速度和角速度相互转换法基于同一运动体上线位移和角位移在有固定关系原理。(4）利用各种速度传感器，将速度信号变换为电信号、光信号等易测信号。速度传感器法是最常用的一种

3、方法。多普勒测速仪、磁电速度传感器等。加速度测量是基于传感器内质量体敏感于加速度而产生惯性力原理，是一种全自主的惯性测量。加速度的测量主要是通过加速度传感器进行的，依据产生的惯性力的原理不同分，加速度传感器分为压电式、压阻式、应变式、电容式、振梁式、磁电感应式、隧道电流式、热电式等。（三）振动1、振动的概念机械振动是物体在其平衡位置附近所作的周期性往复运动。振动是自然界中常见的物理现象，振动试验和监测是研究和解决工程实际技术问题的重要手段。如机械设备振动、土木结构振动、运输工具振动、武器、爆炸引起的冲击振动等。按振动的频率范围分：

4、有高频振动、低频振动和超低频振动等。从振动信号的统计特征来看，可将振动分为周期振动、非周期振动以及随机振动等。2、振动测量方法按振动信号转换的方式可分为电测法、机械法和光学法。目前电测法是常用的方法，电测法将被测对象的振动量转换成电量，然后用电量测试仪器进行测量。用电测法测量振动的装置成为振动传感器。振动传感器按工作原理不同有压电式、应变式、磁电式、电容式、电涡流式等；按测试参考坐标有相对振动传感器和绝对振动传感器，绝对振动传感器是以大地为参考基准，相对振动传感器是以空间的一点为参考点；按被测振动参数分有振动位移传感器、振动速度传

5、感器、振动加速度传感器。按传感器放置位置有接触式和非接触式之分，接触式中有磁电式、电感式、压电式等；非接触式中又有电涡流式、电容式、霍尔式、光电式等。3.7.2速度的检测磁电式速度传感器光束切断法测速仪转速传感器（一）磁电式速度传感器其工作原理基于电磁感应定理当一线圈作直线运动或旋转运动时，穿过其的磁通会发生变化，产生感应电动势，电动势输出与线圈运动速度成正比。磁电式速度计在测振时，传感器固定或紧压于被测系统，磁钢与壳体一起随被测系统的振动而振动，装在芯杆上的线圈和阻尼环组成惯性系统的质量块并在磁场中运动，其输出电压与线圈切割磁力

6、线的速度成正比。阻尼环一方面可增加惯性系统质量，降低固有频率，另一方面在磁场中运动产生的阻尼力使振动系统具有合理的阻尼。1、8—弹簧片2—永久磁铁3—阻尼器4—铝架5—心杆6—壳体7—工作线圈9—接头（二）光束切断法测速仪f—脉冲发生器的频率被测物体以速度v行进，当通过第一个光源时，物体遮断光线而使受光元件产生输出信号，开启主控门驱动脉冲计数器开始记数；当物体到达第二个光源时，物体遮断光源检测器发出信号关闭主控门，计数器停止记数。计数器记录脉冲信号发生器在先后遮端激光束的时间内脉冲数N。（三）转速传感器转速传感器是将旋转物体的转速

7、转换为电量输出的传感器。转速传感器属于间接式测量装置，可用机械、电气、磁、光和混合式等方法制造。按信号形式的不同，转速传感器可分为模拟式和数字式两种。常用的转速传感器有光电式、电容式、变磁阻式、频闪测速仪、离心式、磁性式以及测速发电机等。（1）离心式转速表离心式转速表属于机械式转速表中的代表种类，特别是手持式离心转速表，在转速表的使用者中有着较高的认同度。目前，离心式转速表被广泛的应用在各行各业，如电机、洗衣机、汽车、轮船和飞机等制造行业。离心式转速表的优点是，对测量结果的指示直观，运行可靠、坚固耐用。离心式转速表的缺点是，其本身

8、的测量原理简单，测量精度相对较低，一般测量精度是在1到2级，且离心式转速表的结构比较复杂，不利于制造和维修。（1）离心式转速表故检测出位移量即可知道待测物的转速。此位移变形通过放大机构使指针转动，在度盘上指示出转轴角速度的大小。主要部件是离心摆和测