1、第三章 張力傳感器,第一節(jié) 概述一、印刷中保持恒定的紙帶張力原因,卷筒紙印刷時(shí)，應(yīng)保證紙帶在印刷過程中張力大小恒定不變。因?yàn)椋?1、張力太小會(huì)導(dǎo)致紙帶松弛、皺褶、套印不準(zhǔn)等弊??； 2、張力過大，會(huì)增加機(jī)器的負(fù)荷和增加紙帶的應(yīng)力，且超過其強(qiáng)度極限就會(huì)斷裂； 3、張力不穩(wěn)定，紙帶會(huì)發(fā)生跳動(dòng)，以致于會(huì)出現(xiàn)套印不準(zhǔn)、重影等問題。尤其是機(jī)器起動(dòng)、停車時(shí)，張力不穩(wěn)，會(huì)造成斷紙、擁紙。,二、印刷中紙帶張力不穩(wěn)的原因,對(duì)于供紙機(jī)來說，使紙帶向前運(yùn)動(dòng)的拉力一般由印刷滾筒產(chǎn)生。,(1)印刷過程中紙卷由大變小逐漸變化，其阻力矩也隨之變化并影響紙張的張力。 (2)紙卷不圓或紙張的不均勻，印刷滾筒的凹槽或其他因素都會(huì)引

2、起紙帶張力的波動(dòng)。 (3)機(jī)器拖動(dòng)不穩(wěn)定 。,三、解決方法,在輸紙裝置中安裝張力控制系統(tǒng)，對(duì)張力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。,張力的恒定靠紙卷驅(qū)動(dòng)和紙卷制動(dòng)相互協(xié)調(diào)作用來實(shí)現(xiàn)。,電位器作傳感器的張力控制系統(tǒng),第二節(jié) 電位器傳感器,變阻器式傳感器,電位器傳感器是把被測量（線位移或角位移）轉(zhuǎn)換為電阻（或電壓）變化的一種傳感器, 按工作的原理可分為:變阻器式、電阻應(yīng)變式、熱敏式、光敏式、電敏式.,按制作方式分：,線繞電位器,1、分類、特點(diǎn),變阻器式傳感器產(chǎn)品,變阻式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是： (1)結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕、價(jià)格低廉且性能穩(wěn)定； (2)受環(huán)境因素(如溫度、濕度、電磁場干擾等)影響小； (3)可以實(shí)現(xiàn)輸出輸入

3、間任意函數(shù)關(guān)系； (4)輸出信號(hào)大，一般不需放大。,它的缺點(diǎn)是： 因?yàn)榇嬖陔娝⑴c線圈或電阻膜之間摩擦，因此需要較大的輸入能量； 由于磨損不僅影響使用壽命和降低可靠性，而且會(huì)降低測量精度，所以分辨力較低； 動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差，適合于測量變化較緩慢的量。,2、結(jié)構(gòu),3、工作原理,若作分壓器用，則輸出電壓為：,若作變阻器用，則輸出電阻為：,作變阻器用：,作為分壓器用：,電位器式角度傳感器,變阻器式傳感器產(chǎn)品,4、應(yīng)用：常用來測量位移、壓力、加速度等參量。,舉例：測量壓力的電位器式壓力傳感器,1-彈簧管（敏感元件） 2-電位器（傳感元件、測量轉(zhuǎn)換電路） 3-電刷 4-傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（齒輪、齒條）,原理：壓力-彈簧

4、管-角位移 -電位器-電阻-電壓,壓力傳感器的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu),案例：重量的自動(dòng)檢測-配料設(shè)備,原理：彈簧-力-位移 -電位器-電阻,案例：煤氣包儲(chǔ)量檢測,原理：鋼絲-收線圈數(shù) -電位器 -電阻,案例：玩具機(jī)器人（廣州中鳴數(shù)碼 ）,原理：電機(jī)-轉(zhuǎn)角 -電位器 -電阻,作變阻器使用, 則電阻與角度的關(guān)系為,作為分壓器使用,則有,電位器式角度傳感器,第三節(jié) 磁粉制動(dòng)器,紙帶張力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中紙帶張力的改變是靠制動(dòng)器來調(diào)節(jié)的； 磁粉制動(dòng)器是一種電磁離合器和制動(dòng)器； 磁粉制動(dòng)器在卷筒紙膠印機(jī)的紙張張力控制系統(tǒng)中用來對(duì)紙卷進(jìn)行制動(dòng)控制。,一、結(jié)構(gòu),二、工作原理,當(dāng)磁粉制動(dòng)器的勵(lì)磁線圈未通入直流電流時(shí)，定子

5、轉(zhuǎn)子及磁粉間不存在磁力相互作用，磁粉呈松散狀態(tài)，因而不產(chǎn)生制動(dòng)力矩。 當(dāng)勵(lì)磁線圈通入直流電流時(shí)，內(nèi)、外定子、轉(zhuǎn)子和磁粉間形成磁場，滋粉受磁化形成鏈條狀。此磁粉鏈將內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子進(jìn)行連結(jié)，產(chǎn)生拉力即形成對(duì)轉(zhuǎn)子的制動(dòng)作用。 勵(lì)磁電流越大，制動(dòng)器轉(zhuǎn)子制動(dòng)力矩也越大。,注意：制動(dòng)力矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無關(guān)。,三、特性,1、調(diào)整特性,改變勵(lì)磁電流的大小，可使磁粉制動(dòng)器的制動(dòng)力矩得到改變。,勵(lì)磁電流I與力矩M的關(guān)系,當(dāng)勵(lì)磁電流控制在I1與I2之間時(shí)，曲線為直線，M與I為線性關(guān)系。,在印刷中，隨著紙卷半徑的不斷減小，紙卷阻力矩會(huì)變小，為了使紙帶張力保持恒定，要求磁粉制動(dòng)器的制動(dòng)力矩M的大小作相應(yīng)改變，即使勵(lì)磁電流I實(shí)

6、現(xiàn)自動(dòng)跟蹤控制,力矩與轉(zhuǎn)速無關(guān)，只取決于紙帶張力,2、機(jī)械特性,為了使紙帶張力保持恒定，紙卷制動(dòng)器必須能夠根據(jù)紙帶張力波動(dòng)的情況自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，以保證紙帶勻速、平穩(wěn)地進(jìn)入印刷裝置。 在機(jī)器穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)期間，應(yīng)保證紙帶張力穩(wěn)定在給定值上. 在啟動(dòng)和剎車期間防止紙帶過載和隨意松卷. 在生產(chǎn)過程中，隨著紙卷尺寸的不斷減小，為保持紙帶的張力恒定，需對(duì)制動(dòng)力矩進(jìn)行相應(yīng)地調(diào)整。,對(duì)張力系統(tǒng)的要求,第四節(jié) 電位器作傳感器的張力控制,一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu),二、各部分的作用,1、彈性緩沖輥（浮動(dòng)輥）：吸收瞬時(shí)變化的能量，使張力變化得到緩沖減弱。,3、電氣控制裝置： 張力反饋信號(hào)經(jīng)比例積分等控制電路的處理，使磁粉制動(dòng)器的勵(lì)磁電

7、流、制動(dòng)力矩發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)紙卷張力的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。,不同的張力控制系統(tǒng)，采用的控制電路、傳感器及磁粉制動(dòng)器也不同。,2、張力檢測機(jī)構(gòu)與阻尼機(jī)構(gòu)： 張力發(fā)生變化時(shí)，擺動(dòng)輥在紙帶張力作用下產(chǎn)生偏移并使傳感器動(dòng)作。,三、控制原理,盡管張力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各異，但其控制原理基本相同，都設(shè)有“手動(dòng)”與“自動(dòng)”兩種控制狀態(tài)。 開機(jī)前，將系統(tǒng)置“手動(dòng)”位，此時(shí)系統(tǒng)為開環(huán)控制，磁粉制動(dòng)器的勵(lì)磁電流可進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，即進(jìn)行紙張張力值預(yù)選。 開機(jī)時(shí)，置“自動(dòng)”位，系統(tǒng)為閉環(huán)控制，即由擺動(dòng)輥及傳感器將檢測出的張力變化信號(hào)反饋到控制電路輸入端，與給定信號(hào)綜合后的差值信號(hào)經(jīng)比例積分，功率放大到可控整流電路，使磁粉制動(dòng)器的勵(lì)磁電

8、流不斷改變，其制動(dòng)力矩也隨之變化，從而使紙張張力維持恒定。,動(dòng)作過程： 張力變化位移變化電壓信號(hào)與給定信號(hào)綜合后的差值信號(hào)經(jīng)比例積分，功率放大到可控整流電路磁粉制動(dòng)器的勵(lì)磁電流改變制動(dòng)力矩也隨之變化從而使紙張張力維持恒定。,1、張力檢測,張力正常擺動(dòng)輥所受張力與彈簧力平衡。,張力發(fā)生變化擺動(dòng)輥位移張力擺動(dòng)輥、阻尼機(jī)構(gòu)等驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)臂滑動(dòng)滑動(dòng)臂帶動(dòng)電刷在電阻絲上滑動(dòng)在電阻絲上取得一電壓數(shù)值作為張力反饋信號(hào)。,系統(tǒng)控制作用可表示為：,2、張力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖,張力反饋信號(hào)與給定信號(hào)綜合其差值輸入比例積分等控制電路使磁粉制動(dòng)器的勵(lì)磁電流、制動(dòng)力矩發(fā)生變化紙卷張力穩(wěn)定調(diào)節(jié)。,四、電路工作原理,1、給定、

9、比例積分、比例放大與反饋電路,給定元件、自動(dòng)調(diào)節(jié)器、功率放大元件、執(zhí)行元件和 反饋元件,比例積分調(diào)節(jié)器（N1,R1,R3,C1),RP2給定電壓信號(hào),RP3電壓反饋信號(hào),比例積分調(diào)節(jié)器（N1,R1,R3,C1),RP2給定電壓信號(hào),RP3電壓反饋信號(hào),比例調(diào)節(jié)器(N2,R8,R9,R10,R13),手動(dòng)-預(yù)選張力值 調(diào)整-“給 定”信號(hào)的調(diào)整。 自動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)跟蹤控制,-15V,比例調(diào)節(jié)器(N2,R8,R9,R10,R13),手動(dòng)-預(yù)選張力值 調(diào)整-“給 定”信號(hào)的調(diào)整。 自動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)跟蹤控制,-15V,功率放大,可控硅VT1,VT2組成單相半控橋式整流電路,整流輸出直流經(jīng)過電阻R41通入勵(lì)

10、磁線圈，使制動(dòng)器產(chǎn)生制動(dòng)力矩。,(1) 給定信號(hào)的調(diào)整與開機(jī)準(zhǔn)備,開環(huán)與閉環(huán)工作狀態(tài): “手動(dòng)”:開環(huán)狀態(tài)，“自動(dòng)”:閉環(huán)工作狀態(tài),-15V,(1) 給定信號(hào)的調(diào)整與開機(jī)準(zhǔn)備,“手動(dòng)”: 張力預(yù)選,調(diào)RP4 : 負(fù)電壓比例放大 得正U02,-15V,U02,U02 V11 V12導(dǎo)通 晶閘管VT1、VT2導(dǎo)通勵(lì)磁線圈得直流電流調(diào)整到張力 預(yù)選張力值,U02,“給 定”信號(hào)調(diào)整,NI及N2工作， 積分電路不起作用,調(diào)RP2正電壓放大 負(fù)U01 正U02 勵(lì)磁線圈得到電流,“給定”電位器RP2： 調(diào)整RP2使電流表指向預(yù)選值,15V,U02,U01,(2) 系統(tǒng)的自動(dòng)跟蹤控制,N1為比例積分調(diào)節(jié)器

11、,開關(guān)“自動(dòng)”檔，調(diào)RP2、RPl使張力為預(yù)選值。 電位器調(diào)好后，在整個(gè)印刷過程不要再調(diào)節(jié)。,15V,U02,U01,(2) 系統(tǒng)的自動(dòng)跟蹤控制,A、B點(diǎn)固定不動(dòng),U,U g,U f,U：D點(diǎn)電位 U g：給定電壓 U f：反饋電壓,U U g U f,張力變化 c點(diǎn)產(chǎn)生位移 U f變化 U改變,U,U改變 電路運(yùn)算控制 勵(lì)磁電流改變 制動(dòng)力矩變化 張力穩(wěn)定。,例如：張力 C向右移動(dòng) Uf U 勵(lì)磁電流 制動(dòng)力矩 張力回到原值。,張力 C向左移動(dòng) Uf U 勵(lì)磁電流 制動(dòng)力矩 張力回到原值,2、寬脈沖觸發(fā)與功率放大電路,U02,寬脈沖觸發(fā)電路,U02,U0時(shí)： U020 ，觸發(fā)電路不能觸發(fā)，功

12、放電路不工作。,寬脈沖觸發(fā)電路,U02,U0時(shí)：U020 V11導(dǎo)通V12導(dǎo)通 IC2向C6充電 單結(jié)管導(dǎo)通R38上產(chǎn)生脈沖電壓。,IC2 ,功率放大電路,R38上產(chǎn)生脈沖電壓 VT1、VT2導(dǎo)通 R41上輸出直流電流 制動(dòng)力拒,3、直流穩(wěn)壓電源,電感式傳感器是基于電磁感應(yīng)原理，它是把被測量轉(zhuǎn)化為電感量的一種裝置。,分類:,電感式傳感器,第五節(jié) 電感式傳感器,電感式接近傳感器（金屬）,一、自感式傳感器,F,220V,準(zhǔn)備工作,基本工作原理演示,電感傳感器的基本工作原理演示,F,氣隙電感電流,N：線圈匝數(shù)； A：氣隙的有效截面積； 0 ：真空磁導(dǎo)率； ：氣隙厚度。,1 氣隙厚度變化型,2 氣隙面

13、積變化型,3 螺管型,二、差動(dòng)變壓器式傳感器,一次線圈N1， 二次線圈N21、N2等。 當(dāng)N1上加Ui后，將在N2上產(chǎn)生UO。,在全波整流電路中，兩個(gè)二次線圈串聯(lián)，總電壓等于兩個(gè)二次線圈的電壓之和。,差動(dòng)變壓器式傳感器的等效電路,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 兩個(gè)二次線圈反向串聯(lián)，組成差動(dòng)輸出形式。,請(qǐng)將二次線圈N21、N22的有關(guān)端點(diǎn)正確地連接起來，并指出哪兩個(gè)為輸出端點(diǎn)。,差動(dòng)變壓器式傳感器的工作原理,差動(dòng)變壓器位移傳感器,案例：板的厚度測量,案例：張力測量,差動(dòng)變壓器位移傳感器,液位測量原理,電感式傳感器的應(yīng)用,位移測量,軸向式電感 測微器的外形,航空插頭,紅寶石測頭,其他電感測微頭,模擬式及數(shù)字式電感測

14、微儀,機(jī)械及氣動(dòng)元件,電感測微器,汽缸,氣水分離器 （供氣三聯(lián)件）,儲(chǔ)氣罐,導(dǎo)氣管,氣壓表 （0.4MPa左右）,電感式不圓度計(jì)原理,該圓度計(jì)采用旁向式電感測微頭,電感式不圓度測試系統(tǒng),旁向式電感測微頭,電感式不圓度測量系統(tǒng)外形（參考洛陽匯智測控技術(shù)有限公司資料）,旋轉(zhuǎn)盤,測量頭,不圓度測量打印,電感式輪廓儀,旁向式電感 測微頭,電感式滾柱直徑分選裝置,圖3-14 滾柱直徑分選裝置 1氣缸 2活塞 3推桿 4被測滾柱 5落料管 6電感測微器 7鎢鋼測頭 8限位擋板 9電磁翻板 10容器（料斗）,電感式滾柱直徑分選裝置,測微儀,圓柱滾子,電感式滾柱直徑分選裝置（外形）,滑道,分選倉位,軸承滾子外

15、形,（參考中原量儀股份有限公司資料）,電感式滾柱直徑分選裝置外形,落料振動(dòng)臺(tái),滑道,11個(gè)分選倉位,（參考無錫市通達(dá)滾子有限公司資料）,廢料倉,電感式滾柱直徑分選裝置（機(jī)械結(jié)構(gòu)放大）,汽缸,控制鍵盤,直徑測微裝置,長度測微裝置,滑道,電感傳感器在粗糙度測量中的應(yīng)用 手持式粗糙度儀,觸針: 金剛石圓錐；針尖圓弧半徑：5m；可存儲(chǔ)500個(gè)粗糙度參數(shù)值及4組輪廓數(shù)據(jù)；可進(jìn)行粗糙度參數(shù)的打?。豢蓪?duì)外圓、內(nèi)孔、軸肩、圓錐面等各種復(fù)雜表面進(jìn)行測試；,五、壓力測量,1壓力輸入接頭 2波紋膜盒 3電纜 4印制線路板 5差動(dòng)線圈 6銜鐵 7電源變壓器 8罩殼 9指示燈 10密封隔板 11安裝底座,電感式壓力傳感

16、器,壓力測量用的膜盒,膜盒由兩片波紋膜片焊接而成。所謂波紋膜片是一種壓有同心波紋的圓形薄膜。當(dāng)膜片四周固定，兩側(cè)面存在壓差時(shí)，膜片將彎向壓力低的一側(cè)，因此能夠?qū)毫ψ儞Q為直線位移。,粗糙度儀外形,金剛石測頭,粗糙度測量結(jié)果打?。?）,粗糙度測量結(jié)果打印（2）,計(jì)重供給自動(dòng)控制,計(jì)重：給料、秤重、排出,間歇式計(jì)量供給的自動(dòng)控制 連續(xù)式計(jì)量供給的自動(dòng)控制,作業(yè)過程中，給料、稱重、排出連續(xù)進(jìn)行，不存在暫停時(shí)間。,計(jì)量供給的自動(dòng)控制,第六節(jié) 電渦流傳感器,電渦流傳感器的原理及應(yīng)用,電渦流傳感器工作原理,電渦流效應(yīng)演示,當(dāng)電渦流線圈與金屬板的距離x 減小時(shí)，電渦流線圈的等效電感L 減小，等效電阻R 增大

17、。感抗XL 的變化比 R 的變化 大 得 多，流過電渦流線圈的電流 i1 增大。,電渦流的應(yīng)用 在我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)?？梢杂龅?干凈、高效的 電磁爐,集膚效應(yīng),當(dāng)高頻（100kHz左右）信號(hào)源產(chǎn)生的高頻電壓施加到一個(gè)靠近金屬導(dǎo)體附近的電感線圈L1時(shí)，將產(chǎn)生高頻磁場H1。如被測導(dǎo)體置于該交變磁場范圍之內(nèi)時(shí)，被測導(dǎo)體就產(chǎn)生電渦流i2。i2在金屬導(dǎo)體的縱深方向并不是均勻分布的，而只集中在金屬導(dǎo)體的表面，這稱為集膚效應(yīng)（也稱趨膚效應(yīng)）。,集膚效應(yīng)與激勵(lì)源頻率f、工件的電導(dǎo)率 、磁導(dǎo)率等有關(guān)。頻率f越高，電渦流的滲透的深度就越淺，集膚效應(yīng)越嚴(yán)重。,二、等效阻抗分析,原線圈的等效阻抗Z變化：,間距x的測量：

18、如果f、r不變，Z就成為間距x的單值函數(shù)，這樣就成為非接觸地測量位移的傳感器。 多種用途：x、f不變，就可以檢測與表面電導(dǎo)率有關(guān)的表面溫度、表面裂紋等參數(shù)，或者用來檢測與材料磁導(dǎo)率有關(guān)的材料型號(hào)、表面硬度等參數(shù)。,電磁爐內(nèi)部的勵(lì)磁線圈,電磁爐的工作原理,高頻電流通過勵(lì)磁線圈，產(chǎn)生交變磁場，在鐵質(zhì)鍋底會(huì)產(chǎn)生無數(shù)的電渦流，使鍋底自行發(fā)熱，燒開鍋 內(nèi) 的 食 物。,電渦流傳感器結(jié)構(gòu)及特性,交變磁場,電渦流探頭外形,高頻反射電渦流探頭內(nèi)部結(jié)構(gòu),1電渦流線圈 2探頭殼體 3殼體上的位置調(diào)節(jié)螺紋 4印制線路板 5夾持螺母 6電源指示燈 7閾值指示燈 8輸出屏蔽電纜線 9電纜插頭,CZF-1系列傳感器的性能

19、,分析上表請(qǐng)得出結(jié)論： 探頭的直徑與測量范圍及分辨力之間有何關(guān)系？,大直徑電渦流探雷器,測量轉(zhuǎn)換電路,一、調(diào)幅式（AM）電路,石英振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)頻、穩(wěn)幅高頻振蕩電壓(100kHz1MHz）用于激勵(lì)電渦流線圈。金屬材料在高頻磁場中產(chǎn)生電渦流，引起電渦流線圈端電壓的衰減，再經(jīng)高放、檢波、低放電路，最終輸出的直流電壓Uo反映了金屬體對(duì)電渦流線圈的影響（例如兩者之間的距離等參數(shù)）。,部分常用材料對(duì)振蕩器振幅的衰減系數(shù),人的手、泥土或裝滿水的玻璃杯能對(duì)振蕩器的振幅產(chǎn)生明顯的衰減嗎？為什么？,二、調(diào)頻（FM）式電路(100kHz1MHz）,當(dāng)電渦流線圈與被測體的距離x 改變時(shí)，電渦流線圈的電感量L 也隨之改

20、變，引起LC 振蕩器的輸出頻率變化，此頻率可直接用計(jì)算機(jī)測量。如果要用模擬儀表進(jìn)行顯示或記錄時(shí)，必須使用鑒頻器，將f轉(zhuǎn)換為電壓Uo 。,鑒頻器特性,鑒頻器的輸出電壓與輸入頻率成正比,機(jī)械工業(yè)出版社,使用鑒頻器可以將f 轉(zhuǎn)換為電壓Uo,電渦流傳感器的應(yīng)用,電渦流探頭線圈的阻抗受諸多因素影響，例如金屬材料的厚度、尺寸、形狀、電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、表面因素、距離等。只要固定其他因素就可以用電渦流傳感器來測量剩下的一個(gè)因素。因此電渦流傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。,電渦流位移傳感器是一種輸出為模擬電壓的電子器件。 接通電源后，在電渦流探頭的有效面（感應(yīng)工作面）將產(chǎn)生一個(gè)交變磁場。 當(dāng)金屬物體接近此感應(yīng)面時(shí)，金屬

21、表面將吸取電渦流探頭中的高頻振蕩能量，使振蕩器的輸出幅度線性地衰減，根據(jù)衰減量的變化，可地計(jì)算出與被檢物體的距離、振動(dòng)等參數(shù)。 這種位移傳感器屬于非接觸測量，工作時(shí)不受灰塵等非金屬因素的影響，壽命較長，可在各種惡劣條件下使用。,一、位移測量,位移測量儀,數(shù)顯位移測量儀及探頭,位移測量包含： 偏心、間隙、位置、傾斜、彎曲、變形、移動(dòng)、圓度、沖擊、偏心率、沖程、寬度等等。來自不同應(yīng)用領(lǐng)域的許多量都可歸結(jié)為位移或間隙變化。,電渦流位移傳感器的距離與輸出電壓特性曲線,1量程為10mm 2量程為16mm 3量程為20mm,420mA電渦流位移傳感器外形,齊平式電渦流位移傳感器外形,齊平式傳感器安裝時(shí)可以

22、不高出安裝面，不易被損害。,V系列電渦流位移傳感器外形,齊平式,V系列電渦流位移傳感器性能一覽表,位移傳感器的分類,測量金屬薄膜、板材厚度電渦流測厚儀,測量冷軋板厚度,板厚：l=L（l1l2）,測量尺寸、公差及零件識(shí)別,通過測量間隙來測定 熱膨脹引起的上下平移,測量封口機(jī)工作間隙,間隙越大，電渦流越小,測量注塑機(jī)開合模的間隙,間距,案例：連續(xù)油管的橢圓度測量,二、振動(dòng)測量,偏心和振動(dòng)檢測,測量各種振動(dòng)的振幅、頻譜分布等參數(shù)。,通過測量間隙來測量徑向跳動(dòng),測量彎曲、波動(dòng)、變形,對(duì)橋梁、絲桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)測量，須使用多個(gè)傳感器。,振動(dòng)測量,測量懸臂梁的振幅及頻率,汽輪機(jī)葉片測試,振動(dòng)測量,用電渦

23、流探頭、調(diào)幅法測量簡諧振動(dòng)時(shí)，探頭的輸出波形。,產(chǎn)品：,調(diào)頻法測量振動(dòng)的波形,三、轉(zhuǎn)速測量,若轉(zhuǎn)軸上開z 個(gè)槽(或齒)，頻率計(jì)的讀數(shù)為f（單位為Hz），則轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速n（單位為r/min）的計(jì)算公式為,各種測量轉(zhuǎn)速的傳感器及其與齒輪的相對(duì)位置,齒輪轉(zhuǎn)速測量,例： 下圖中，設(shè)齒數(shù)z =48，測得頻率 f=120Hz，求該齒輪的轉(zhuǎn)速n 。,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測量,四、鍍層厚度測量,由于存在集膚效應(yīng)，鍍層或箔層越薄，電渦流越小。測量前，可先用電渦流測厚儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)厚度的鍍層和銅箔作出“厚度-輸出”電壓的標(biāo)定曲線，以便測量時(shí)對(duì)照。,電渦流涂層厚度儀,電渦流涂層厚度儀原理,五、電渦流式通道安全檢查門,安檢門的內(nèi)部設(shè)置

24、有發(fā)射線圈和接收線圈。當(dāng)有金屬物體通過時(shí)，交變磁場就會(huì)在該金屬導(dǎo)體表面產(chǎn)生電渦流，會(huì)在接收線圈中感應(yīng)出電壓，計(jì)算機(jī)根據(jù)感應(yīng)電壓的大小、相位來判定金屬物體的大小。在安檢門的側(cè)面還安裝一臺(tái)“軟x光”掃描儀，它對(duì)人體、膠卷無害，用軟件處理的方法，可合成完整的光學(xué)圖像。,安檢門演示,六、電渦流表面探傷,手持式裂紋測量儀,油管探傷,滾子渦流探傷機(jī),滾子渦流探傷機(jī)是由計(jì)算機(jī)控制的軸承滾子表面微裂紋探傷的專用設(shè)備，可探出深 30m的表面微小裂紋。,手提式探傷儀外形（參考廈門愛德華檢測設(shè)備有限公司資料）,掌上型電渦流探傷儀,用掌上型電渦流探傷儀檢測飛機(jī)裂紋,臺(tái)式電渦流探傷儀,花瓣阻抗圖,第七節(jié) 電阻應(yīng)變式傳感

25、器,應(yīng)變效應(yīng)： 導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化。 組成：電阻應(yīng)變片、測量轉(zhuǎn)換電路等。,一、應(yīng)變片的工作原理,金屬絲受拉時(shí)，l 變長、r 變小，導(dǎo)致R變大 。,應(yīng)變片,金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形(伸長或縮短)的變化而發(fā)生變化象。,應(yīng)變片的工作原理,例如： 金屬絲受拉時(shí)，l將變長、r變小，均導(dǎo)致R變大 某些半導(dǎo)體受拉時(shí)，將變大，導(dǎo)致R變大。,上述任何一個(gè)參數(shù)變換均會(huì)引起電阻變化。,金屬應(yīng)變片的電阻R為,實(shí)驗(yàn)證明： R R與x的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的,K電阻應(yīng)變片的靈敏度 x材料力學(xué)中的軸向應(yīng)變,對(duì)金屬材料，它的軸向應(yīng)變

26、最好不要大于110-3，即1000m/m，否則有可能超過材料的極限強(qiáng)度而導(dǎo)致斷裂。,金屬材料：K 略微不同，一般為2左右。 半導(dǎo)體材料：其感受到應(yīng)變時(shí)，電阻率 會(huì)產(chǎn)生很大的變化，所以靈敏度比金屬材料大幾十倍。,靈敏度：,軸向應(yīng)變x ： x =/l x通常很小，常用10-6表示。,應(yīng)變片用于測量力F的計(jì)算公式,由材料力學(xué)可知，x=F /（AE），所以R /R又可表示為,只要設(shè)法測出R /R的數(shù)值，即可獲知試件受力的大小，例如可用于電子秤的稱重。,K：應(yīng)變片的靈敏度 A：試件的橫截面積 ：彈性模量,二、應(yīng)變片的種類與結(jié)構(gòu),金屬應(yīng)變片,金屬絲式 (使用最早) 箔式 (應(yīng)用較多,材料多為銅鎳合金) 薄

27、膜式,半導(dǎo)體應(yīng)變片: 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度大;體積小; 缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性和可重復(fù)性不如金屬應(yīng)變片。,箔式應(yīng)變片的外形,應(yīng)變計(jì),金屬應(yīng)變計(jì),4）其它表示應(yīng)變計(jì)性能的參數(shù)（工作溫度、滯后、 蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。,1）幾何參數(shù)：表距L和絲柵寬度b，制造廠常用 bL表示。,2）電阻值：應(yīng)變計(jì)的原始電阻值。,3）靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計(jì)變換性能的重要參數(shù)。,三、應(yīng)變片的主要參數(shù),應(yīng)變片主要性能指標(biāo)舉例,上表中，哪幾個(gè)型號(hào)是半導(dǎo)體應(yīng)變片？依據(jù)是什么？,半導(dǎo)體應(yīng)變片及金屬絲式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu),半導(dǎo)體應(yīng)變片外形,金屬絲式應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu),1.目測電阻應(yīng)變片有無折痕.斷絲等 缺陷，有缺陷的應(yīng)變片不能粘貼。,

28、2.用數(shù)字萬用表測量應(yīng)變片電阻值大 小。同一電橋中各應(yīng)變片之間阻值 相差不得大于0.5歐姆.,3.試件表面處理：貼片處置用細(xì)紗紙打磨干凈，用 酒精棉球反復(fù)擦洗貼處，直到棉球無黑跡為止。,4.應(yīng)變片粘貼:在應(yīng)變片基底上擠一小滴502膠水， 輕輕涂抹均勻，立即放在應(yīng)變貼片位置。,四、電阻應(yīng)變片的選擇、粘貼技術(shù),5.焊線:用電烙鐵將應(yīng)變片的引線焊接到導(dǎo)引線上。,6.用兆歐表檢查應(yīng)變片與試件之間的絕緣組織，應(yīng) 大于500M歐。,7.應(yīng)變片保護(hù)：用704硅橡膠覆于應(yīng)變片上，防止 受潮。,四、應(yīng)變片的粘貼：,1. 去污：采用手持砂輪工具除去構(gòu)件表面的油污、漆、銹斑等，并用細(xì)紗布交叉打磨出細(xì)紋以增加粘貼力

29、，用浸有酒精或丙酮的紗布片或脫脂棉球擦洗。,2.貼片：在應(yīng)變片的表面和處理過的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠 ，用鑷子將應(yīng)變片放上去，并調(diào)好位置，然后蓋上塑料薄膜，用手指揉和滾壓，排出下面的氣泡 。,3.測量 ：從分開的端子處，預(yù)先用萬用表測量應(yīng)變片的電阻，發(fā)現(xiàn)端子折斷和壞的應(yīng)變片。,4.焊接： 將引線和端子用烙鐵焊接起來，注意不要把端子扯斷。,5.固定： 焊接后用膠布將引線和被測對(duì)象固定在一起，防止損壞引線和應(yīng)變片。,三、測量轉(zhuǎn)換電路不平衡電橋,金屬應(yīng)變片的電阻變化范圍很小，如果直接用歐姆表測量其電阻值的變化將十分困難，且誤差很大。 例如，有一金屬箔式應(yīng)變片，標(biāo)稱阻值R0為100，靈敏度K

30、=2，粘貼在橫截面積為9.8mm2的鋼質(zhì)圓柱體上，鋼的彈性模量E=21011N/m2，所受拉力F=0.2t，受拉后應(yīng)變片的阻值R 的變化量僅為0.2。,使用不平衡電橋?qū) /R轉(zhuǎn)換為輸出電壓Uo，來測量電阻微小的變化量,三、測量轉(zhuǎn)換電路不平衡電橋,電橋平衡的條件 ：R1 R3 =R4 R2,電橋的基本類型,單臂電橋（靈敏度最低）,雙臂電橋,R1 、R2 一個(gè)受拉、一個(gè)受壓，1和2正負(fù)相反。,輸出電壓Uo成倍地增大。,四臂全橋（靈敏度最高）,14正負(fù)號(hào)相間，就可以使輸出電壓Uo成倍地增大。,全橋的溫度補(bǔ)償原理,采用全橋（或雙臂半橋）還能實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償。 當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，橋臂上的應(yīng)變片溫度同時(shí)升

31、高，溫度引起的電阻值漂移數(shù)值一致，可以相互抵消，所以全橋的溫漂較??；半橋也同樣能克服溫漂。,四、應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用,應(yīng)用：測量應(yīng)變應(yīng)力、彎矩、扭矩、加速度、位移等物理量。 應(yīng)用分為兩大類： 第一類是將應(yīng)變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測量轉(zhuǎn)換電路，這樣就構(gòu)成測量各種物理量的專用應(yīng)變式傳感器。 第二類是將應(yīng)變片貼于被測試件上，然后將其接到應(yīng)變儀上就可直接從應(yīng)變儀上讀取被測試件的應(yīng)變量。,1、應(yīng)變式傳感器,標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,應(yīng)變式力傳感器,應(yīng)變式力傳感器,F,F,F,F,各種懸臂梁,各種懸臂梁,F,F,固定點(diǎn),固定點(diǎn),電纜,應(yīng)變片在懸臂梁上的粘貼及變形,案例：電子稱,原理 將物品重量通過懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再通過應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。,案例：沖床生產(chǎn)記數(shù) 和生產(chǎn)過程監(jiān)測,案例：機(jī)器人握力測量,案例：振動(dòng)式地音入侵探測器,適合于金庫、倉庫、古建筑的防范，挖