第七章运动参量的测量ppt课件.ppt

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1、第七章运动参量的测量本章所述运动参量的测量是指描述物体运动状态的三个基本参量，即位移、速度、加速度的测量。在研究机器零部件的运动规律、力能关系及工艺参数等情况时，都要涉及到运动参量的测量。此外，其它物理如力参量、物位、温度、流量等的测量，也是不同程度地以运动参量的测量为基础的。因而运动参量的测量广泛应用于工艺参数的自动检测、控制和生产设备的自动化方面。表7-1位移传感器一览表第一节位移的测量位移测量是线位移和角位移测量的统称，测量时应根据具体的测量对象，选择或设计测量系统。一、滑线电阻式位移传感器测量原理同电位计式传感器工作原理。二

2、、应变片式位移传感器测量原理同电阻应变片传感器工作原理。三、差动变压器式位移传感器1、工作原理把被测的非电量变化转换为线圈互感变化的传感器称为互感式传感器。这种传感器是根据变压器的基本原理制成的，并且次级绕组用差动形式连接，故称差动变压器式传感器。结构：变隙式、变面积式和螺管（变磁阻）式。其中螺线管式最为常用，可测量1～100mm的机械位移。互感现象：线圈L1（初级线圈）中输入交流电i1时，线圈L2（次级线圈）中产生感应电动势e12，其大小和电流的变化率成正比。M：比例系数，称为互感。反映两线圈的耦合程度。L1L2原理：当初级线圈加

3、上某一频率的正弦交流电压后，次级线圈产生感应电压e1,e2，它们的大小与铁芯在线圈内的位置有关，e1和e2反极性连接就得到输出电压e02、等效电路～～e0R21R22e21e22e1R1M1M2L21L22L1I1～在理想情况下(忽略线圈寄生电容及衔铁损耗)，差动变压器的等效电路如图。初级线圈的电流值为：ω—激励电压的角频率；e—激励电压；e1初级线圈激励电压L1,R1初级线圈电感和电阻M1,M1分别为初级与次级线圈1,2间的互感L21,L22两个次级线圈的电感R21,R22两个次级线圈的电阻在次级线圈中感应出电压e1和e2，其值分

4、别为M1和M2为初级线圈对两次级线圈的互感系数，与铁芯在线圈中的伸长量l成正比。由差动变压器结构的对称性有：差动输出特性传感器输出如图中实线所示，不能区别位移的方向，因此需要通过测量电路使得仪表的输出在虚时按虚线变化，实按实线变化。实现这一功能的电路有：典型测量电路─相敏检波电路,目的是即能检测位移的大小又能分辨位移的方向。与差动变压器配用的测量电路─差动整流电路。差动连接的3个特点：1、提高了灵敏度2、降低了非线性误差3、抑制了温漂，降低了误差图7-6差动变压器的差动整流电路（电流输出式）四、光电脉冲式位移传感器（光电编码器）1、

5、光电编码器的工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测，并输出若干脉冲信号。光源透镜码盘转轴透镜光敏元件放大整形脉冲输出通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外为判断旋转方向，码盘可以提供相位相差900的两路脉冲信号。编码器包括码盘和码尺。码盘用于测量角度。码尺用于

6、测量长度，测量长度的实际应用比较少。所以在这里只讨论码盘。光源透镜码盘转轴透镜光敏元件放大整形脉冲输出其他角编码器外形角编码器外形拉线式角编码器利用线轮，能将直线运动转换成旋转运动。光电编码器包括增量编码器和绝对码编码器两大类。2、增量编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和C相；A、B两组脉冲相位差900，从而可方便地判断出旋转方向，而C相为每转一个脉冲，用于基准点定位。增量式编码器转轴盘码及狭缝光敏元件光栏板及辨向用的A、B狭缝LEDABC零位标志ABC增量式编码器增量式码盘10码道光电绝对式码盘它的优点

7、是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。透光区不透光区零位标志增量式光电编码器的分辨力及分辨率增量式光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度，而这与码盘圆周上的狭缝条纹数n有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：有多少条码道，就有多长的二进制数，工业上常用的是14码道。从里向外读数亮：定义为高电平1暗：定义为低电平0零位（全黑）：000000110000缺点：码道多，要求制造精度高，否则，会产生很大的误差。3、绝对式编码器优点：可以直接读出角度坐

8、标的绝对值；没有累积误差；电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。缺点：-码道多，要求制造精度高。码道数n越大分辩能力越强，其中，最小分辨角度为：请问：一个1