沈航傳感與測試技術(shù)第5章參數(shù)檢測技術(shù)

2023/1/141參數(shù)檢測技術(shù)ParameterDetectingTechnology2023/1/142參數(shù)檢測技術(shù)

機械量檢測技術(shù)

溫度測量技術(shù)

振動測試技術(shù)2023/1/143機械量檢測技術(shù)Mechanicalquantitymeasurement2023/1/144機械量檢測技術(shù)

位移檢測

速度、加速度檢測

力、重量和質(zhì)量的檢測

轉(zhuǎn)矩測量2023/1/145位移檢測包括：直線位移檢測和角位移檢測兩種。常用的檢測方法：積分法、相關(guān)測距法、回波法、線位移和角位移相互轉(zhuǎn)換法、位移傳感器法。位移檢測方式分類（傳感器輸出信號）：模擬式位移傳感器：電容式位移檢測、電感式位移檢測、差動變壓器式位移檢測、光纖位移檢測。數(shù)字式位移傳感器：利用柵格編碼器將長度或角度的變化直接轉(zhuǎn)換成脈沖個數(shù)或二進制符號的方法。包括光電碼盤、感應(yīng)同步器和光柵標(biāo)尺、容柵標(biāo)尺和磁柵標(biāo)尺等多種方式。位移檢測2023/1/146模擬式位移檢測模擬式位移檢測是指將位移量轉(zhuǎn)換為模擬量的檢測方法。常用的有滑線電阻式位移檢測、電容式位移檢測、電感式位移檢測、差動變壓器式位移檢測和光纖位移檢測等幾種。電感式位移計位移檢測差動變壓器位移計2023/1/147數(shù)字式位移檢測利用柵格編碼器將長度或角度的變化直接轉(zhuǎn)換成脈沖個數(shù)或二進制符號的方法。包括光柵標(biāo)尺、容柵標(biāo)尺、磁柵標(biāo)尺等多種方式。光電脈沖式位移傳感器位移檢測2023/1/148光柵標(biāo)尺

在基體上刻制有等間距均勻分布黑白條紋的光學(xué)元件，指示光柵短于主光柵。光源發(fā)出的光經(jīng)光柵縫隙透過，由光電元件（光電池、光敏三極管）檢測透射光強，可通過計數(shù)測位移，可由相位判斷移動方向。位移檢測兩排光柵相位相差1/4周期，通過S1、S2輸出信號的相位關(guān)系，可以判斷G1的移動方向。2023/1/149光電脈沖式位移傳感器位移檢測實際上是一個位移—數(shù)字編碼器，工作時可將機械位移轉(zhuǎn)換成數(shù)量的電脈沖信號輸出。1圓盤2被測軸3光源4光敏二極管5平板2023/1/1410光電脈沖式位移傳感器位移檢測光電脈沖式位移傳感器的后續(xù)測量電路和顯示記錄裝置如圖所示。若判斷位移的方向，那么該如何改變？2023/1/1411速度檢測分為線速度檢測和角速度檢測。常用的檢測方法：微積分法、線速度和角速度相互轉(zhuǎn)換測速法、速度傳感器法、時間、位移計算測速法。加速度檢測是基于檢測質(zhì)量塊敏感加速度產(chǎn)生慣性力的測量。速度、加速度檢測2023/1/1412加速度傳感器主要采用加速度傳感器，并配用適當(dāng)?shù)臋z測電路。磁電感應(yīng)式速度測量（機-電能轉(zhuǎn)換型）速度、加速度檢測電磁脈沖式轉(zhuǎn)速計（數(shù)字式儀表）

微機電系統(tǒng)加速度計

2023/1/1413按力產(chǎn)生的原因不同，力分為重力、彈性力、慣性力、膨脹力、摩擦力、浮力、電磁力等。按力對時間的變化性質(zhì)可分為靜態(tài)力和動態(tài)力。靜態(tài)力是指不變的力或變化很緩慢的力；動態(tài)力是指隨時間變化顯著的力，如沖擊力、交變力等。力的測量方法利用力的動力效應(yīng)（將使物體的運動狀態(tài)或動量改變，使物體產(chǎn)生加速度）和力的靜力效應(yīng)（使物體產(chǎn)生應(yīng)力，發(fā)生變形），力的測量方法可歸納為力平衡法、測位移法和利用物理效應(yīng)測力等。力、重量和質(zhì)量的檢測2023/1/1414力的測量方法力平衡法力平衡式測量法是基于比較測量的原理，用一個已知力來平衡待測的未知力，從而得出待測力的值。平衡力可以是已知質(zhì)量的重力、電磁力或氣動力等。力、重量和質(zhì)量的檢測托盤被測物刻度板彈簧k阻尼cyx圖5.12

重力平衡式測力法機械式力平衡裝置磁電式力平衡裝置(b)機械杠桿(a)

天平00未知力GGFiFgFiab圖5.14

電磁式力平衡測力系統(tǒng)NS磁鐵標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量m線圈光電管放大器RU0Fi液壓和氣壓式測力系統(tǒng)2023/1/1415力的測量方法測位移法在力作用下，彈性元件會產(chǎn)生變形。測位移法就是通過測量未知力所引起的位移（線位移或角位移），從而間接地測得未知力值。力、重量和質(zhì)量的檢測支架極板彈性體絕緣材料Fi圖5.16電容式測力裝置彈簧線圈Fi（a）（b）鐵心Fi變形部線圈下部上部圖5.17

差動變壓器式測力裝置2023/1/1416力的測量方法利用某些物理效應(yīng)測力

物體在力作用下會產(chǎn)生某些物理效應(yīng)，如應(yīng)變效應(yīng)、壓磁效應(yīng)、壓電效應(yīng)等可以利用這些效應(yīng)間接檢測力值。力、重量和質(zhì)量的檢測電子皮帶秤

電子皮帶秤是一種能連續(xù)稱量散裝顆粒物料重量的裝置，它不但可以對某一瞬間在輸送帶上的輸送物料重量進行稱重，而且還可以在某段時間內(nèi)對輸送的物料總重進行稱重。2023/1/1417轉(zhuǎn)矩可分為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和動態(tài)轉(zhuǎn)矩。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩是指不隨時間變化或變化很小、很緩慢的轉(zhuǎn)矩，包括靜止轉(zhuǎn)矩、恒定轉(zhuǎn)矩、緩變轉(zhuǎn)矩和微脈動轉(zhuǎn)矩。動態(tài)轉(zhuǎn)矩是指隨時間變化很大的轉(zhuǎn)矩，包括振動轉(zhuǎn)矩、過度轉(zhuǎn)矩和隨機轉(zhuǎn)矩三種。根據(jù)轉(zhuǎn)矩的不同情況，可以采取不同的轉(zhuǎn)矩測量方法。轉(zhuǎn)矩的測量2023/1/1418轉(zhuǎn)矩的測量方法轉(zhuǎn)矩的測量方法可以分為平衡力法、能量轉(zhuǎn)換法和傳遞法。其中傳遞法涉及的轉(zhuǎn)矩測量儀器種類最多，應(yīng)用也最廣泛。平衡力法及平衡力類轉(zhuǎn)矩測量裝置轉(zhuǎn)矩的測量通過測量機體上的平衡力矩(實際上是測量力和力臂)來確定動力機械主軸上工作轉(zhuǎn)矩的方法稱為平衡力法。平衡力法直接從機體上測轉(zhuǎn)矩，不存在從旋轉(zhuǎn)件到靜止件的轉(zhuǎn)矩傳遞問題。但它適合測量勻速工作情況下的轉(zhuǎn)矩，不能測動態(tài)轉(zhuǎn)矩。能量轉(zhuǎn)換法依據(jù)能量守恒定律，通過測量其他形式能量如電能、熱能參數(shù)來測量旋轉(zhuǎn)機械的機械能，進而求得轉(zhuǎn)矩的方法即能量轉(zhuǎn)換法。從方法上講，能量轉(zhuǎn)換法就是對功率和轉(zhuǎn)速進行測量的方法。2023/1/1419轉(zhuǎn)矩的測量方法傳遞法轉(zhuǎn)矩的測量傳遞法是指利用彈性元件在傳遞轉(zhuǎn)矩時物理參數(shù)的變化與轉(zhuǎn)矩的對應(yīng)關(guān)系來測量轉(zhuǎn)矩的一類方法。常用彈性元件為扭軸，故傳遞法又稱為扭軸法。傳遞法轉(zhuǎn)矩測量應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩測量

壓磁式轉(zhuǎn)矩傳感器

扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩測量

光電式轉(zhuǎn)矩傳感器

相位差式轉(zhuǎn)矩傳感器

振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器

受扭軸振弦測量環(huán)l圖5.23

振弦式轉(zhuǎn)矩傳感器2023/1/1420溫度測量技術(shù)Temperaturemeasurementtechnology2023/1/1421溫度測量技術(shù)

溫標(biāo)與標(biāo)定

測溫法分類及其特點

熱阻式測溫方法

熱電式測溫方法

集成溫度傳感器AD590

熱輻射測溫2023/1/1422溫度是反映物體的冷熱程度的物理量。溫度的測量只能利用一些物質(zhì)的某些物性(如尺寸、密度、硬度、彈性模量、輻射強度等)隨溫度變化的規(guī)律，通過這些量來對溫度進行間接測量。為了保證溫度量值的準(zhǔn)確并利于傳遞，需要建立一個衡量溫度的同一尺度，即溫標(biāo)。溫標(biāo)——衡量溫度的標(biāo)尺。是溫度數(shù)值化的標(biāo)尺，它給出了溫度數(shù)值化的一套規(guī)則和方法，并明確了溫度的測量單位和溫度起點。溫標(biāo)與標(biāo)定2023/1/1423經(jīng)驗溫標(biāo)根據(jù)某些物質(zhì)的體積膨脹與溫度的關(guān)系，用實驗方法或經(jīng)驗公式所確定的溫標(biāo)稱為經(jīng)驗溫標(biāo)。華氏溫標(biāo)德國人法勒海特(Fahrenheit)在1714年以水銀為測溫介質(zhì)，制成玻璃水銀溫度計，選取氯化銨和冰水混合物的溫度作為溫度計的零攝氏度，人體溫度為溫度計的100度，把水銀溫度計從0度到100度按水銀的體積膨脹距離分成100份，每一份為1華氏度，記作“1℉”。按照華氏溫標(biāo)，水的冰點為32℉，沸點為212℉。攝氏溫標(biāo)1740年瑞典人攝氏(Celsius)提出在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，把水的冰點規(guī)定為0度，水的沸點規(guī)定為100度。根據(jù)水這兩個固定溫度點來對玻璃水銀溫度計進行分度，平均分成100等份，每一份為1攝氏度，記作1℃。攝氏溫度t和華氏溫度T的關(guān)系為：溫標(biāo)與標(biāo)定2023/1/1424經(jīng)驗溫標(biāo)溫標(biāo)與標(biāo)定除華氏溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)外，還有一些類似經(jīng)驗溫標(biāo)，如列氏溫標(biāo)、蘭氏溫標(biāo)等。經(jīng)驗溫標(biāo)均依賴于其規(guī)定的測量物質(zhì)，測溫范圍也不能超過其上、下限(如攝氏溫標(biāo)為0℃、100℃)，超過了這個溫區(qū)，攝氏溫標(biāo)將不能進行溫度標(biāo)定。熱力學(xué)溫標(biāo)1848年由開爾文(Kelvin)提出的以卡諾循環(huán)(CarnotCycle)為基礎(chǔ)建立的熱力學(xué)溫標(biāo)，把理想氣體壓力為零時對應(yīng)的溫度——絕對零度(在實驗中無法達(dá)到的理論溫度，低于0K的溫度不可能存在)與水的三相點溫度分成273.16份，每份為1K(Kelvin)。熱力學(xué)溫度的單位為“K”。是一種理想而不能真正實現(xiàn)的理論溫標(biāo)，它是國際單位制中七個基本量單位之一。2023/1/1425溫標(biāo)與標(biāo)定絕對氣體溫標(biāo)從理想氣體狀態(tài)方程入手，復(fù)現(xiàn)的熱力學(xué)溫標(biāo)叫絕對氣體溫標(biāo)。當(dāng)氣體的而體積為恒定(定容)時，其壓強就是溫度的單值函數(shù)，即有：這種比值關(guān)系與開爾文給出的熱力學(xué)溫標(biāo)的比值關(guān)系完全類似。因此若選用同一固定點(水的三相點)作參考點，兩種溫標(biāo)在數(shù)值上就完全相同。理想氣體僅是一種數(shù)學(xué)模型，實際上并不存在，故只能用真實氣體來制作氣體溫度計。因此，直接用氣體溫度計來統(tǒng)一國際溫標(biāo)，不僅技術(shù)上難度很大，很復(fù)雜，而且操作非常復(fù)雜，困難。于是，出現(xiàn)了協(xié)議性的國際實用溫標(biāo)。國際實用溫標(biāo)和國際溫標(biāo)經(jīng)國際協(xié)議產(chǎn)生的國際實用溫標(biāo)的指導(dǎo)思想是要盡可能地接近熱力學(xué)溫標(biāo)，1989年7月第77屆國際計量委員會批準(zhǔn)建立了新的國際溫標(biāo)，簡稱ITS-90。為和IPTS-68溫標(biāo)相區(qū)別，用表示ITS-90溫標(biāo)。我國從1994年開始全面推行ITS-90新溫標(biāo)。2023/1/1426溫標(biāo)與標(biāo)定標(biāo)定對溫度計的標(biāo)定，有標(biāo)準(zhǔn)值法和標(biāo)準(zhǔn)表法兩種方法。標(biāo)準(zhǔn)值法就是用適當(dāng)?shù)姆椒ń⑵鹨幌盗袊H溫標(biāo)定義的固定溫度點(恒溫)作標(biāo)準(zhǔn)值，把被標(biāo)定溫度計(或傳感器)依次置于這些標(biāo)準(zhǔn)溫度值之下，記錄下溫度計的相應(yīng)示值(或傳感器的輸出)，并利用國際溫標(biāo)規(guī)定的內(nèi)插公式對溫度計(傳感器)的分度進行對比記錄，從而完成對溫度計的標(biāo)定。標(biāo)定后的溫度計可作為標(biāo)準(zhǔn)溫度計使用。標(biāo)準(zhǔn)表法是把被標(biāo)定溫度計(傳感器)與已被標(biāo)定好的更高一級精度的溫度計(傳感器)，緊靠在一起，共同置于可調(diào)節(jié)的恒溫槽中，分別把槽溫調(diào)節(jié)到所選擇的若干溫度點，比較和記錄兩者的讀數(shù)，獲得一系列對應(yīng)差值，經(jīng)多次升溫、降溫，重復(fù)測試，若這些差值穩(wěn)定，即可把記錄下的這些差值作為被標(biāo)定溫度計的修正量，完成對被標(biāo)定溫度計的標(biāo)定。2023/1/1427測溫法分類及其特點按測量體與被測介質(zhì)接觸與否來分，有接觸式測溫和非接觸式測溫兩大類。接觸式測溫是基于熱平衡原理，溫度敏感元件與被測對象接觸，依靠傳熱和對流進行熱交換，當(dāng)傳熱量為零，二者溫度相等。根據(jù)測溫轉(zhuǎn)換的原理，接觸式測溫可分為膨脹式、熱阻式、熱電式等多種形式。如水銀溫度計、熱電偶溫度計等。非接觸式測溫時溫度敏感元件不與被測對象接觸，而是通過熱輻射進行熱交換，或者是溫度敏感元件接收被測對象的部分熱輻射能，由熱輻射能的大小推出被測對象的溫度，如輻射測溫；或是利用敏感元件感受溫度使其參數(shù)發(fā)生變化，通過非接觸的場的耦合進行檢測，如電渦流式測溫。2023/1/1428測溫法分類及其特點熱膨脹式測溫方法：膨脹式測溫是基于物體受熱時產(chǎn)生膨脹的原理，分為液體膨脹式和固體膨脹式兩類。膨脹式溫度計按膨脹基體可分為液體膨脹式玻璃溫度計、液體或氣體膨脹式壓力溫度計及固體膨脹式雙金屬溫度計。玻璃溫度計玻璃溫度計按使用方式又可分為全浸式和局浸式兩大類。壓力溫度計壓力溫度計是根據(jù)一定質(zhì)量的液體、氣體、蒸汽在體積不變的條件下，其壓力與溫度呈確定函數(shù)關(guān)系的原理來實現(xiàn)測溫功能。2023/1/1429測溫法分類及其特點熱膨脹式測溫方法雙金屬溫度計基于固體受熱膨脹原理，通常是把兩片線膨脹系數(shù)相對差異很大的金屬片疊焊在一起，構(gòu)成雙金屬感溫元件。當(dāng)溫度變化時，因雙金屬片的兩個不同材料的線膨脹系數(shù)相對差異很大而產(chǎn)生不同的膨脹和收縮，導(dǎo)致雙金屬片產(chǎn)生彎曲變形。雙金屬溫度計的感溫雙金屬元件的形狀有平面螺旋型和直線螺旋型兩大類。2023/1/1430熱阻式測溫方法熱阻式測溫是根據(jù)金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)，將電阻值的變化轉(zhuǎn)換為電信號，從而達(dá)到測溫的目的。常用的熱電阻主要有鉑電阻、銅電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻。熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻主要由感溫元件（電阻體）、內(nèi)引線、保護管三部分構(gòu)成。安裝固定件電阻體絕緣套筒不銹鋼套管引線口接線盒圖5.26

工業(yè)熱電阻的基本結(jié)構(gòu)2023/1/1431熱電阻的結(jié)構(gòu)熱電阻元件的種類：熱電阻傳感器的類型：普通型、鎧裝型、小型、薄膜型、防爆型等。熱電阻的引線形式內(nèi)引線是熱電阻出廠時自身具備的引線，其功能是使感溫元件能與外部測量及控制裝置相連接。熱電阻的外引線有兩線制、三線制及四線制三種。二線制：tR1R2R3RtEout(a)二線制三線制：tR1R2R3RtEout(b)三線制四線制：tiRtEout恒流源(c)四線制熱阻式測溫方法2023/1/1432熱電阻的應(yīng)用熱電阻以其測溫范圍廣、靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用，用于工業(yè)溫度參數(shù)的測控，以及可轉(zhuǎn)換成溫度測量的其他物理量的測量，如流體流量檢測、氣體成分分析等。熱敏電阻流量檢測熱敏電阻氣體成分分析“電子干濕式”濕度傳感器熱阻式測溫方法2023/1/1433熱電式測溫方法熱電偶測溫是基于熱電效應(yīng)的原理。熱電偶的分類及特性國際電工委員會（IEC）推薦的工業(yè)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶為八種。其中分度號為S、R、B的三種熱電偶均由鉑和鉑銠合金制成，屬于貴金屬熱電偶。分度號分別為K、N、T、E、J的五種熱電偶，是由鎳、鉻、硅、銅、鋁、錳、鎂、鈷等金屬的合金制成，屬賤金屬熱電偶。這八種標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的熱電極材料、最大測溫范圍、適用氣氛等可查閱有關(guān)ITS—1990國際溫標(biāo)手冊。常用熱電偶的熱電特性均有分度表可查。溫度與熱電勢之間的關(guān)系也可以用函數(shù)式來表示，稱為參考函數(shù)。ITS—1990給出了新的熱電偶分度表和參考函數(shù)，它們是熱電偶測溫的依據(jù)。2023/1/1434熱電式測溫方法熱電偶的結(jié)構(gòu)熱電偶的基本結(jié)構(gòu)：熱電偶的結(jié)構(gòu)分為普通工業(yè)用熱電偶和鎧裝熱電偶兩種。安裝固定件電偶絲絕緣套筒不銹鋼套管引線口接線盒熱端2023/1/1435熱電式測溫方法熱電偶溫度測量補償導(dǎo)線在一定溫度范圍內(nèi)，與配用熱電偶的熱電熱性相同的一對帶有絕緣層的導(dǎo)線稱為補償導(dǎo)線。其作用是將熱電偶的參比端延伸到遠(yuǎn)離熱源或環(huán)境溫度較恒定的地方，以保證冷端溫度恒定。原理：由連接導(dǎo)體定律可知：可見，適當(dāng)選取A、、B、使得：由中間溫度定律，上式即為：可見，通過連接補償導(dǎo)線，可使中間溫度的影響消除掉。2023/1/1436熱電式測溫方法熱電偶溫度測量參比端處理熱電偶分度表都是以熱電偶參比端為0℃條件下制作的。在實驗室條件下可采取諸如在保溫瓶內(nèi)盛滿冰水混合物(最好用蒸餾水及用蒸餾水制成的冰)。在工業(yè)測溫現(xiàn)場一般不能使參比端保持0℃，隨著計算機尤其是微處理器和單片機推廣普及，智能化測溫儀普遍采用以軟件為主的補償方式。2023/1/1437集成溫度傳感器AD590集成溫度傳感器是一種把溫敏元件、偏置電路、放大電路及線性化電路集成在同一芯片上的溫度傳感器。AD590是美國AD公司推出的集成化半導(dǎo)體溫度傳感器，是電流輸出型集成溫度傳感器的代表產(chǎn)品。它利用晶體管PN結(jié)的正向壓降隨溫度升高而降低的特性而制成，基本應(yīng)用電路攝氏溫度測量電路溫差測量電路及其應(yīng)用2023/1/1438熱輻射測溫輻射式溫度計利用受熱物體的輻射能大小與溫度的關(guān)系確定被測物體的溫度，其主要優(yōu)點是非接觸式測溫，具有很高的測溫上限，響應(yīng)快，輸出信號大，靈敏度高；它的主要缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，測量準(zhǔn)確度不如接觸式溫度計高。輻射測溫系統(tǒng)的基本組成：光學(xué)系統(tǒng)、檢測元件、轉(zhuǎn)換電路和信號處理電路。被測對象光學(xué)系統(tǒng)檢測元件轉(zhuǎn)換電路信號處理參考光源輻射測溫儀表主要組成框圖2023/1/1439熱輻射測溫輻射測溫的常用方法：亮度法：按照物體的光譜或部分連續(xù)波長輻射亮度推算溫度。全輻射法：按照物體全波長范圍內(nèi)的輻射亮度推算溫度。比色法：按照物體兩個波長的光譜輻射亮度之比推算溫度。多色法：按照物體多個波長的光譜輻射亮度或物體發(fā)射率隨波長變化的規(guī)律來推算溫度。輻射式溫度計有全輻射高溫計、光學(xué)高溫計、光電高溫計、比色高溫計和紅外輻射輻射測溫儀等。2023/1/1440熱輻射測溫輻射測溫儀表的表觀溫度輻射測溫儀表均以黑體爐作基準(zhǔn)進行標(biāo)定和刻度的，實際測量時要修正。表觀溫度：指在儀表工作波長范圍內(nèi)，溫度為T的輻射體的輻射情況與溫度為TL的絕對黑體的輻射情況相等，則TL就是該輻射體的表觀溫度。與測溫儀表相對應(yīng)的表觀溫度有：亮度溫度、輻射溫度和比色溫度。亮度溫度：輻射溫度：比色溫度：2023/1/1441熱輻射測溫全輻射高溫計基本原理：斯特潘-波爾茲曼定律，也稱為全輻射定律，它是全輻射高溫計測溫的理論基礎(chǔ)。由式可知，當(dāng)知道黑體的全輻射強度后，就可以知道溫度。全輻射高溫計是以黑體的輻射能力與溫度的關(guān)系進行刻度的。但在實際中，被測物體并非黑體，而是被稱為灰體，對于灰體的全輻射強度與溫度的關(guān)系為：用全輻射高溫計測量非黑體溫度時，溫度計讀數(shù)是被測物體的輻射溫度，再根據(jù)已知物體的吸收系數(shù)(注不同物質(zhì)的吸收系數(shù)可查相關(guān)的資料)，利用該式可計算被測物體的真是溫度。2023/1/1442熱輻射測溫比色溫度計基本原理：由維恩位移定律（λm×T

=常數(shù)），當(dāng)溫度升高時，絕對黑體的最大輻射能量向波長減小的方向移動，對于不同波長λ1、λ2和所對應(yīng)的亮度比值也會發(fā)生變化，根據(jù)亮度比就可確定黑體的溫度。當(dāng)已知被測物體的ε1和ε2后，就可由實測的比色溫度 TS算出真實溫度T，若比色高溫計所選波長λ1和λ2很接近，則單色輻射吸收系數(shù)ε1和ε2也十分接近，所測比色溫度近似等于真實溫度，這是比色高溫計很重要的優(yōu)點。2023/1/1443熱輻射測溫紅外輻射測溫儀基本原理：根據(jù)普朗克定律的物體輻射強度與波長、溫度的關(guān)系可知，在2000K以下峰值輻射波長在紅外光區(qū)域，需要用紅外敏感元件來檢測。紅外探測器的特性參數(shù)

響應(yīng)率：輸出電壓與輸入的紅外輻射功率之比。響應(yīng)波長范圍：紅外探測器的響應(yīng)率與入射輻射的波長的關(guān)系。2023/1/1444熱輻射測溫噪聲等效功率：若投射到探測器上的紅外輻射功率所產(chǎn)生的輸出電壓正好等于探測器本身的噪聲電壓，該輻射功率即為噪聲等效功率，它對探測器所產(chǎn)生的效果與噪聲相等。是一個可測量的量。探測率：實質(zhì)上就是當(dāng)探測器的探測元件具有單位面積、放大器帶寬為1Hz時，單位功率輻射所獲得的信噪比。響應(yīng)時間：探測器的輸出電壓上升或下降到某一特定值所需時間。一般來說，上升或下降所需的時間是相等的，成為探測器的“響應(yīng)時間”。2023/1/1445熱輻射測溫紅外輻射測溫儀紅外探測器的種類按其工作原理分:光電紅外探測器和熱敏紅外探測器。光電紅外探測器：基于物質(zhì)中的電子吸收紅外鐳射而改變運動狀態(tài)的光電效應(yīng)。常用的光電紅外探測器有光電導(dǎo)型和光生伏特型兩種。即光敏電阻和光電池。熱敏紅外探測器：是利用紅外輻射的熱效應(yīng)原理，即物體受紅外輻射的照射而溫度升高引起某些物理參數(shù)的改變。熱敏探測器常用的有熱敏電阻型、熱電偶型、熱釋電型和氣動型。2023/1/1446熱輻射測溫紅外輻射測溫儀紅外測溫儀的結(jié)構(gòu)紅外測溫儀由光學(xué)系統(tǒng)、調(diào)制器、紅外探測器、電子放大器和指示器等幾部分組成。2023/1/1447振動測試技術(shù)Vibrationmeasurementtechnology2023/1/1448振動測試技術(shù)

振動和振動測量系統(tǒng)

振動測試系統(tǒng)特性測試

機械結(jié)構(gòu)參數(shù)的估計

機械阻抗測試

振動信號的頻譜分析2023/1/1449振動信號的分類振動和振動測量系統(tǒng)振動測量方法分類名稱原理優(yōu)缺點及應(yīng)用電測法將被測對象的振動量轉(zhuǎn)換成電量，然后用電量測試儀器進行測量靈敏度高，頻率范圍及動態(tài)、線性范圍寬，便于分析和遙測，但易受電磁場干擾，是目前最廣泛采用的方法。機械法利用杠桿原理將振動量放大后直接記錄下來抗干擾能力強，頻率范圍及動態(tài)、線性范圍窄，測試時會給工件加上一定的負(fù)荷，影響測試結(jié)果，用于低頻大振幅振動及扭振的測量。光學(xué)法利用光杠桿原理，讀數(shù)顯微鏡、光波干涉原理及激光多普勒效應(yīng)等進行測量不受電磁場干擾，測量精度高，適于對質(zhì)量小、不易安裝傳感器的試件作非接觸測量，在精密測量和傳感器、測振儀標(biāo)定中用得較多2023/1/1450振動測量系統(tǒng)

振動測量內(nèi)容一般可分為兩類：一類是振動基本參數(shù)的測量，即測量振動物體上某點的位移、速度、加速度、頻率和相位；另一類是結(jié)構(gòu)或部件的動態(tài)特性測量，以某種激振力作用在被測件上，使它產(chǎn)生受迫振動，測量輸入(激振力)和輸出(被測件的振動響應(yīng))，從而確定被測件的固有頻率、阻尼、剛度和振型等動態(tài)參數(shù)。這一類試驗又可稱之為“頻率響應(yīng)試驗”或“機械阻抗試驗”。測振系統(tǒng)的組成振動測試系統(tǒng)來講，測試系統(tǒng)一般都由測振傳感器、放大器、記錄儀器三部分組成。常用的工程振動測試系統(tǒng)可分為壓電式振動測試系統(tǒng)、應(yīng)變式振動測試系統(tǒng)、壓阻式振動測試系統(tǒng)、伺服式振動測試系統(tǒng)、光電式振動測試系統(tǒng)、電渦流式振動測試系統(tǒng)。振動和振動測量系統(tǒng)2023/1/1451振動測量系統(tǒng)

測振系統(tǒng)的組成壓電式振動測試系統(tǒng)大多數(shù)壓電式振動測試系統(tǒng)是用來測試振動沖擊加速度或激勵力的，在特定條件下，有時也可以通過積分網(wǎng)絡(luò)在一定的范圍內(nèi)獲得振動速度和位移。振動和振動測量系統(tǒng)應(yīng)變式或壓阻式振動測試系統(tǒng)應(yīng)變式振動測試系統(tǒng)的傳感器有應(yīng)變式加速度傳感器、位移傳感器和力傳感器。與其配套使用的放大器一般是電阻應(yīng)變儀。伺服振動測試系統(tǒng)2023/1/1452振動測量系統(tǒng)

振動系統(tǒng)的合理選用選擇傳感器及配套儀器應(yīng)根據(jù)測試對象的振動幅值、振動信號的頻率范圍、安裝條件、振動環(huán)境、設(shè)備情況及解決問題所需要的信號頻帶和幅值來選擇合適的儀器及配套設(shè)備。選擇測振系統(tǒng)的基本依據(jù)是待測振動信號的特征。信號特性最重要的有三條：一是振動幅值及其分布；二是頻率范圍；三是振動信號的分布規(guī)律。振動和振動測量系統(tǒng)傳感器的安裝

合理選擇的加速度傳感器的動態(tài)質(zhì)量。結(jié)構(gòu)測點的具體布置和傳感器的安裝位置都應(yīng)該合理選擇。安裝在構(gòu)件上的傳感器應(yīng)該與被測物體有良好的接觸。注意振動測試系統(tǒng)中的導(dǎo)線連接和接地回路。注意消除溫度的干擾效應(yīng)。2023/1/1453振動系統(tǒng)的性能測試包括測量結(jié)構(gòu)的固有頻率、阻尼、動剛度和振型測量等。通常，機械結(jié)構(gòu)的動態(tài)參數(shù)測量系統(tǒng)如圖所示。振動測試系統(tǒng)性能測試常用的激勵方式有穩(wěn)態(tài)正弦激振、瞬態(tài)激振及隨機激振三類。穩(wěn)態(tài)正弦激振和激振器穩(wěn)態(tài)正弦激振法是指由掃頻信號發(fā)生器發(fā)出正弦信號，通過功率放大器和激振器對被測對象施加穩(wěn)定的單一頻率正弦激振力的方法。電荷放大器電荷放大器信號發(fā)生器記錄分析設(shè)備壓電式加速度傳感器壓電式測力計激振器試件功率放大器圖5.47

正弦激振的機械結(jié)構(gòu)動態(tài)參數(shù)測試系統(tǒng)框圖2023/1/1454振動測試系統(tǒng)性能測試穩(wěn)態(tài)正弦激振和激振器在穩(wěn)定正弦激振方法中，常用的激振器有電動式、電磁式和電液式三種。電動式激振器電動式激振器分為永磁式和勵磁式兩種，前者用于小型激振器；后者用于較大型的激振器，即激振臺。

1—激振器

2—試件

3—彈簧

4—柔性桿圖13.8

絕對式激振器的安裝電磁式激振器電磁激振器的特點是與試件不接觸，因此可對旋轉(zhuǎn)著的對象進行激振。它不會附加質(zhì)量和剛度的影響。電液式激振器

信號發(fā)生器的信號經(jīng)放大后，由電液伺服閥(包括電動激振器、操縱閥和功率閥)控制油路活塞使之往復(fù)運動，并以頂桿去激振被測對象。電液式激振器的最大特點是激振大、行程大，且結(jié)構(gòu)緊湊。2023/1/1455振動測試系統(tǒng)性能測試瞬態(tài)激振和激振器目前常用的瞬態(tài)激振方法有快速正弦掃描、脈沖激振和階躍松弛三種?？焖僬覓呙杩焖僬覓呙杷玫募ふ衿骷皽y試儀器與正弦激振的基本相同，但它要求信號發(fā)生器能在整個測試頻段內(nèi)作快速掃描，掃描時間為數(shù)秒至十幾秒。目的是能得到一個“平譜”，平譜的激振力保持為常數(shù)。脈沖激振脈沖激振是以一個力脈沖作用在被測試對象上，同時測量激振力和響應(yīng)。階躍松弛階躍松弛是在被測試件上突加或突卸一個常力以達(dá)到瞬間激振的目的。2023/1/1456振動測試系統(tǒng)性能測試隨機激振隨機激振方法目前有純隨機、偽隨機和周期隨機三種。純隨機信號的功率譜是平直的，樣本函數(shù)總體平均后趨于零。偽隨機信號具有一定的周期性，在一個周期內(nèi)的信號是隨機的，但各個周期內(nèi)的信號是完全相同的。周期隨機信號是變化的偽隨機信號，在某幾個周期后會出現(xiàn)另一個新的偽隨機信號。2023/1/1457測量振動系統(tǒng)特性的目的是為了確定機械結(jié)構(gòu)的動態(tài)參數(shù)，如固有頻率、阻尼比、動剛度和振型。下面著重討論在小阻尼情況下，單自由度的特性——固有頻率和阻尼比的估計。它不僅適用于單自由度，也同樣適用多自由度的參數(shù)估計。對單自由度系統(tǒng)，固有頻率和