位移速度檢測

位移速度檢測第一頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.1

電感式傳感器

電感式傳感器的工作原理及分類

電感式傳感器又稱電感式傳感器或可變磁阻式傳感器，原理如圖所示。線圈的電感值按下式計算：

其中：

第二頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.1

電感式傳感器

若忽略Rc，則有故

電感式傳感器分為三種類型，如圖所示。

第三頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.1

電感式傳感器

輸出特性

變間隙式和變截面式自感傳感器的輸出的特性如圖所示。其靈敏度分別為為

第四頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.1

電感式傳感器

差動電感傳感器原理

差動變間隙式傳感器結(jié)構及特性如圖所示。第五頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.1

電感式傳感器初始電感因L1、L2是差動形式，故總的電感變化量為

略去高次項，則有與單邊式相比，有如下優(yōu)點：（1）靈敏度提高一倍；（2）具有溫度自補償作用，抗外磁場干擾能力強；（3）電磁吸力相互抵消，線性度高。

第六頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.1

電感式傳感器

電感式位移計1、軸向電感式位移計的結(jié)構2、電感式位移計的測量電路第七頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.1

電感式傳感器A、B兩點的電位差即輸出電壓（1）銜鐵處于中間位置時，輸出電壓為（2）銜鐵向上移動時，輸出電壓為（3）銜鐵向下移動時，輸出電壓為

第八頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.2

差動變壓器位移計

差動變壓器工作原理及特性

差動變壓器結(jié)構如圖所示。

第九頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.2

差動變壓器位移計當鐵芯處于中間位置時，輸出電壓:

當鐵芯向右移動時，則輸出電壓:

當鐵芯向左移動時，則輸出電壓:

輸出電壓的方向反映了鐵芯的運動方向，大小反映了鐵芯的位移大小。

第十頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.2

差動變壓器位移計輸出特性如圖所示。

6.2.2

差動變壓器位移計結(jié)構第十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.2

差動變壓器位移計

差動變壓器位移計的測量電路

1.大位移測量電路

電路如圖所示。只測位移大小時，用圖a、b電路；大小、方向都測時，用圖c、d的相敏檢波電路。

第十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.2

差動變壓器位移計2.微小位移測量電路

DGS—20C/A型測微儀的框圖如示。

第十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.3

電位器傳感器

6.3.1電位器傳感器基本工作原理

電位計式電阻傳感器的結(jié)構如圖，圖(a)為直線式電位計，可測線位移；(b)為旋轉(zhuǎn)式電位計，可測角位移。

第十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.3

電位器傳感器

電位器傳感器輸出特性

第十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.3

電位器傳感器

電位器傳感器結(jié)構

1、電阻絲：對電阻絲的要求是：電阻系數(shù)大，溫度系數(shù)小，對銅的熱電勢應盡可能小，常用材料有：銅鎳合金類、銅錳合金類、鎳鉻絲等。

2、骨架：對骨架材料要求形狀穩(wěn)定表面絕緣電阻高，有較好的散熱能力。常用的有陶瓷、酚醛樹脂和工程塑料等。

3、電刷：電刷與電阻絲材料應配合恰當、接觸電勢小，并有一定的接觸壓力。這能使噪聲降低。第十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.3

電位器傳感器

電位計式位移傳感器

YHD型電位計式位移傳感器的結(jié)構如圖。第十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.4

電容式位移傳感器

單電極電容式位移傳感器及其應用第十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.4

電容式位移傳感器振動位移和回轉(zhuǎn)精度的測量第十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.4

電容式位移傳感器

變面積差動式電容位移傳感器及其應用第二十頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.5

光柵位移測試

光柵式位移傳感器，也稱計量光柵，主要用于長度和角度的精密測量。

光柵的基本結(jié)構

1、光柵：光柵是在透明的玻璃上刻有大量平行等寬等距的刻線構成的，結(jié)構如圖。

第二十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.5

光柵位移測試2、光柵的分類

光柵按其用途分長光柵和圓光柵兩類。計量光柵分類見圖。

第二十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.5

光柵位移測試6.5.2光柵傳感器的工作原理

光柵傳感器由光柵、光路、光電元件和轉(zhuǎn)換電路等組成。

1、光柵傳感器的組成

光柵傳感器的組成如圖所示。指示光柵應置于主光柵的費涅耳第一焦面上，其間的距離為：

第二十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.5

光柵位移測試2、莫爾條紋

（1）莫爾條紋：光柵式傳感器的基本工作原理是利用光柵的莫爾條紋現(xiàn)象來進行測量的。莫爾條紋如圖所示。

第二十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.5

光柵位移測試

（2）莫爾條紋的特征

1)運動對應關系：莫爾條紋的移動量和移動方向與主光柵相對于指示光柵的位移量和方向有嚴格的對應關系。如圖所示。

第二十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.5

光柵位移測試

2)減小誤差：莫爾條紋對光柵的刻線誤差有平均作用，能在很大程度上消除柵距局部誤差和短周期誤差影響。

3)位移放大：莫爾條紋的間距隨著光柵線紋交角而改變，其關系如下：

從上式可知，θ越小，條紋間距B將變得越大，莫爾條紋有放大作用，其放大倍數(shù)為：

第二十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.5

光柵位移測試

3、光柵的信號輸出

主光柵移動一個柵距W，莫爾條紋變化一個周期，莫爾條紋的變化近似為正弦波形，可看成是一個直流分量與的疊加，即：為了能夠辨別方向，設置了辨向環(huán)節(jié)，結(jié)構框圖如示。

第二十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.6

碼盤式傳感器

碼盤式傳感器是以編碼器為基礎的，它是測量軸角位置和位移的方法之一。

光電碼盤式傳感器的工作原理

光電碼盤式傳感器是用光電方法把被測角位移轉(zhuǎn)換成以數(shù)字代碼形式表示的電信號的轉(zhuǎn)換部件。

其工作原理示意圖如示。

第二十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.6

碼盤式傳感器

光電碼盤

1、二進制碼盤

圖所示是一個四位二進制碼盤，涂黑部分輸出為0，空白部分輸出為1。第二十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.6

碼盤式傳感器二進制碼盤的特點為：

（1）n位二進制碼盤能分辨的角度為：

（2）二進碼為有權碼，編碼CnCn-1…C1對應于零位算起的轉(zhuǎn)角為:第三十頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.6

碼盤式傳感器2、循環(huán)碼碼盤

圖是一個四位的循環(huán)碼盤，表

是十進制數(shù)、二進制數(shù)及四位循環(huán)碼的對照表。二進制碼轉(zhuǎn)換成循環(huán)碼的規(guī)則是：二進制碼與其本身右移一位后并舍去末位的數(shù)碼作不進位加法得循環(huán)碼。第三十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.6

碼盤式傳感器若R表示循環(huán)碼，C為二進制碼，則：

循環(huán)碼變成二進制碼的關系式為：

第三十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.6

碼盤式傳感器二進制碼與循環(huán)碼的轉(zhuǎn)換電路如圖。

第三十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.6

碼盤式傳感器二進制碼與循環(huán)碼的轉(zhuǎn)換電路如圖。第三十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.6

碼盤式傳感器

光電碼盤的應用

圖是一光電碼盤測角裝置。

第三十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.7

激光式傳感器

6.7.1激光的特性和穩(wěn)頻方法

1、激光的特性

（1）方向性強（2）單色性好（3）亮度高（4）相干性好

2、激光器

按激光器的工作物質(zhì)可分為以下幾類：

（1）固體激光器：常用的有紅寶石激光器、釹玻璃激光器等。（2）氣體激光器：常用的為氦氖激光器、二氧化碳激光器、一氧化碳激光器等。

第三十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.7

激光式傳感器

（3）液體激光器：液體激光器分為無機液體激光器和有機液體激光器等。

（4）半導體激光器：半導體激光器是比較年輕的一種，比較成熟的是砷化鎵激光器。

3、激光的穩(wěn)頻方法

較常用的穩(wěn)頻方法是蘭姆下陷穩(wěn)頻法。

激光干涉?zhèn)鞲衅鳒y長原理

激光干涉?zhèn)鞲衅鳒y長原理實質(zhì)是光的干涉原理，常用的是邁克爾遜雙光束干涉系統(tǒng)。測長的基本公式為：

第三十七頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.8

磁電感應式速度傳感器

磁電感應式傳感器也稱為感應式傳感器或電動式傳感器，是利用導體和磁場發(fā)生相對運動產(chǎn)生感應電動勢的。

傳感器工作原理及測量電路

1、磁電感應式傳感器工作原理

根據(jù)電磁感應定律，線圈中的感應電勢由下式計算：

第三十八頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.8

磁電感應式速度傳感器磁電感應式傳感器的結(jié)構原理如圖所示。第三十九頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.8

磁電感應式速度傳感器線圈在磁場中作直線運動時，它所產(chǎn)生感應電勢為：線圈在磁場中轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的感應電勢為：由上述可知，磁電傳感器可用來測定線速度和角速度。第四十頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.8

磁電感應式速度傳感器2、磁電感應式傳感器測量電路

位移、速度和加速度測量電路如圖所示。第四十一頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.8

磁電感應式速度傳感器

電感應式傳感器的靈敏度K

直線運動的磁電感應式傳感器，其靈敏度為：

旋轉(zhuǎn)運動的磁電感應式傳感器，其靈敏度為：

第四十二頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.8

磁電感應式速度傳感器

磁電式速度傳感器

1、相對速度傳感器

圖為國產(chǎn)CD－2型磁電式相對速度傳感器的結(jié)構第四十三頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.8

磁電感應式速度傳感器2、絕對速度傳感器

國產(chǎn)CD－1型磁電式絕對速度傳感器的結(jié)構

CV210振動速度傳感器第四十四頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.9

光電式轉(zhuǎn)速計

轉(zhuǎn)速的測試按工作原理可分為計數(shù)式、模擬式和同步式三大類。

工作原理光電式轉(zhuǎn)速計是利用光電效應原理制成的。即利用光電管或光電晶體管將光脈沖變成電脈沖。由光電管構成的轉(zhuǎn)速計分反射型和直射型兩種。第四十五頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.9

光電式轉(zhuǎn)速計

基本測量電路第四十六頁，共五十一頁，2022年，8月28日6.10

加速度傳感器6.10.1壓電式加速度傳感器目前壓電式加速度傳感器主要有壓縮