《速度加速度》PPT课件.ppt

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1、第七章第七章 机械量的测量机械量的测量 主要学习霍尔传感器主要学习霍尔传感器 的的工工作原理作原理、霍尔、霍尔集成电路集成电路的特性及的特性及其在检测技术中的其在检测技术中的应用应用，还涉及，还涉及磁场测量技术。磁场测量技术。霍尔元件是霍尔元件是一种四端元件一种四端元件三、霍尔传感器三、霍尔传感器2/11/20231一、霍尔元件的结构及工作原理一、霍尔元件的结构及工作原理 半导体薄片置于磁感应强度为半导体薄片置于磁感应强度为B 的磁场中，磁场方向的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流垂直于薄片，当有电流I 流过薄片时，在垂直于电流和磁流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势场的方向上

2、将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应。，这种现象称为霍尔效应。磁感应强度磁感应强度B B为零时的情况为零时的情况c cd da ab b2/11/20232磁感应强度磁感应强度B B 较大时的情况较大时的情况 作作用用在在半半导导体体薄薄片片上上的的磁磁场场强强度度B越越强强，霍霍尔尔电电势势也就越高。霍尔电势也就越高。霍尔电势EH可用下式表示：可用下式表示：EH=KH IB2/11/20233霍尔效应演示霍尔效应演示 当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的当磁场垂直于薄片时，电子受到洛仑兹力的作用，作用，向内侧偏移，在半导体薄片向内侧偏移，在半导体薄片c、d方向的端方向的端面之间建立起霍尔

3、电势。面之间建立起霍尔电势。c cd da ab b2/11/20234磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势磁场不垂直于霍尔元件时的霍尔电动势 若若磁磁感感应应强强度度B B不不垂垂直直于于霍霍尔尔元元件件，而而是是与与其其法法线线成成某某一一角角度度 时时，实实际际上上作作用用于于霍霍尔尔元元件件上上的的有有效效磁磁感感应应强强度度是是其其法法线线方方向向（与与薄薄片片垂垂直直的的方方向向）的的分分量量，即即B Bcoscos，这时的霍尔电势为，这时的霍尔电势为 E EH H=K KH HIBIBcoscos 结论：霍尔电势与输入电流结论：霍尔电势与输入电流I、磁感应强度、磁感应强度B成正成正

4、比，且当比，且当B的方向改变时，霍尔电势的方向也随之改变。的方向改变时，霍尔电势的方向也随之改变。如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电势为同频率如果所施加的磁场为交变磁场，则霍尔电势为同频率的交变电势。的交变电势。2/11/20235二、霍耳元件结构及测量电路二、霍耳元件结构及测量电路2/11/20236三、霍尔元件的主要外特性参数三、霍尔元件的主要外特性参数2/11/20237三、霍尔元件的主要外特性参数三、霍尔元件的主要外特性参数2/11/20238最大最大磁感应强度磁感应强度BM 上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少上图所示霍尔元件的线性范围是负的多少高斯至正的多少高斯？高斯至正的多少高

5、斯？线性区线性区三、霍尔元件的主要外特性参数三、霍尔元件的主要外特性参数2/11/20239霍尔元件的主要外特性参数（续）霍尔元件的主要外特性参数（续）不等位电势不等位电势:当当B B0 0，元件通以，元件通以IHIH时，时，UHUH应该为零。应该为零。但是实际不为零，这个电势称不等位电势。但是实际不为零，这个电势称不等位电势。产生原因：两霍耳电极不再一等位面上、产生原因：两霍耳电极不再一等位面上、材料的不均匀、工艺不良等。材料的不均匀、工艺不良等。不等位电势补偿方法不等位电势补偿方法 P1372/11/202310四、霍尔集成电路四、霍尔集成电路 霍尔集成电路可分为线性型和开关型两大类。霍尔

6、集成电路可分为线性型和开关型两大类。线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性线性型集成电路是将霍尔元件和恒流源、线性差动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，差动放大器等做在一个芯片上，输出电压为伏级，比直接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍比直接使用霍尔元件方便得多。较典型的线性型霍尔器件如尔器件如UGN3501等。等。线性型三端线性型三端 霍尔集成电路霍尔集成电路2/11/202311线性型霍尔特性线性型霍尔特性 右图示出了具有双右图示出了具有双端差动输出特性的线性端差动输出特性的线性霍尔器件的输出特性曲霍尔器件的输出特性曲线。当磁场为零时，它线。当磁场为零时，它的输出电压等于零；当

7、的输出电压等于零；当感受的磁场为正向（磁感受的磁场为正向（磁钢的钢的S S极对准霍尔器件极对准霍尔器件的正面）时，的正面）时，输出为输出为正；磁场反向时，输出正；磁场反向时，输出为负。为负。请画出线性范围请画出线性范围2/11/202312开关型霍尔集成电路开关型霍尔集成电路 开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳开关型霍尔集成电路是将霍尔元件、稳压电路、放大器、施密特触发器、压电路、放大器、施密特触发器、OC门（集门（集电极开路输出门）等电路做在同一个芯片上。电极开路输出门）等电路做在同一个芯片上。当外加磁场强度超过规定的工作点时，当外加磁场强度超过规定的工作点时，OC门门由高阻态变为导通状态，

8、输出变为低电平；由高阻态变为导通状态，输出变为低电平；当外加磁场强度低于释放点时，当外加磁场强度低于释放点时，OC门重新变门重新变为高阻态，输出高电平。较典型的开关型霍为高阻态，输出高电平。较典型的开关型霍尔器件如尔器件如UGN3020等。等。2/11/202313开关型霍尔集成电路开关型霍尔集成电路的外形及内部电路的外形及内部电路OCOC门门 施密特施密特 触发电路触发电路 双端输入、双端输入、单端输出运放单端输出运放霍尔霍尔 元件元件.VccVcc2/11/202314开关型霍尔集成电路开关型霍尔集成电路（OC门输出）的接线门输出）的接线2/11/202315开关型霍尔集成电路开关型霍尔集

9、成电路与继电器的接线与继电器的接线?2/11/202316开关型霍尔集成电路的史密特输出特性开关型霍尔集成电路的史密特输出特性 回差越回差越大，抗振动大，抗振动干扰能力就干扰能力就越强。越强。当磁铁从远到近地接近霍尔当磁铁从远到近地接近霍尔IC，到多少特斯拉，到多少特斯拉时输出翻转？当磁铁从近到远地远离霍尔时输出翻转？当磁铁从近到远地远离霍尔IC，到多，到多少特斯拉时输出再次翻转？回差为多少特斯拉？相少特斯拉时输出再次翻转？回差为多少特斯拉？相当于多少高斯（当于多少高斯（Gs）？）？2/11/202317五、霍尔传感器的应用五、霍尔传感器的应用 霍尔电势是关于霍尔电势是关于I、B、三个变三个变

10、量的函数，即量的函数，即 EH=KHIBcos 。利用。利用这个关系可以使其中两个量不变，将这个关系可以使其中两个量不变，将第三个量作为变量，或者固定其中一第三个量作为变量，或者固定其中一个量，其余两个量都作为变量。这使个量，其余两个量都作为变量。这使得霍尔传感器有许多用途。得霍尔传感器有许多用途。2/11/2023182/11/202319霍尔特斯拉计（高斯计）霍尔特斯拉计（高斯计）霍尔元件霍尔元件2/11/202320霍尔高斯计（特斯拉计）的使用霍尔高斯计（特斯拉计）的使用 霍尔元件霍尔元件磁铁磁铁2/11/202321霍尔传感器用于测量磁场强度霍尔传感器用于测量磁场强度 霍尔元件霍尔元件

11、测量铁心测量铁心 气隙的气隙的B值值2/11/202322霍尔转速表霍尔转速表 在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机在被测转速的转轴上安装一个齿盘，也可选取机械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统械系统中的一个齿轮，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、周期性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。放大、整形后可以确定被测物的转速。S SN N线性霍尔线性霍尔磁铁磁铁2/11/202323霍尔转速表原理霍尔转速表原理

12、当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔当齿对准霍尔元件时，磁力线集中穿过霍尔元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形后元件，可产生较大的霍尔电动势，放大、整形后输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔元件输出高电平；反之，当齿轮的空挡对准霍尔元件时，输出为低电平。时，输出为低电平。2/11/202324霍尔转速传感器在汽车防抱死装置霍尔转速传感器在汽车防抱死装置（ABS）中的应用）中的应用 若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。若汽车在刹车时车轮被抱死，将产生危险。用霍尔转速传感器来检测车轮的转动状态有助于用霍尔转速传感器来检测车轮的转动状态有助于控制刹车力的大小。控制刹车力的大小。带有微带有微

13、型磁铁型磁铁的霍尔的霍尔传感器传感器钢质钢质霍尔霍尔2/11/202325案例：案例：汽车速度测量汽车速度测量:262/11/202326霍尔转速表的其他安装方法霍尔转速表的其他安装方法 只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突只要黑色金属旋转体的表面存在缺口或突起，就可产生磁场强度的脉动，从而引起霍尔电起，就可产生磁场强度的脉动，从而引起霍尔电势的变化，产生转速信号。势的变化，产生转速信号。霍尔元件霍尔元件磁铁磁铁2/11/202327霍尔式无触点汽车电子点火装置霍尔式无触点汽车电子点火装置 采用霍尔式无采用霍尔式无触点电子点火装置能触点电子点火装置能较好地克服汽车合金较好地克服汽车合金触点点火

14、时间不准确、触点点火时间不准确、触点易烧坏、高速时触点易烧坏、高速时动力不足等缺点。动力不足等缺点。汽车点火线圈汽车点火线圈高压输出高压输出接头接头12V低压电源低压电源输入接头输入接头2/11/202328霍尔式无触点汽车电子点火装置工作原理霍尔式无触点汽车电子点火装置工作原理 采用霍尔式无触点电子点火装置无磨损、点火采用霍尔式无触点电子点火装置无磨损、点火时间准确、高速时动力足。时间准确、高速时动力足。桑塔纳汽车霍尔式分电器示意图桑塔纳汽车霍尔式分电器示意图 1-1-触发器叶片触发器叶片 2-槽口槽口 3-分电器转轴分电器转轴 4-永久磁铁永久磁铁 5-霍尔集成电路（霍尔集成电路（PNP型

15、霍尔型霍尔IC）a a）带缺口的触发器叶片）带缺口的触发器叶片 b）触发器叶片与永久磁铁及霍尔集成）触发器叶片与永久磁铁及霍尔集成电路之间的安装关系电路之间的安装关系 c c）叶片位置与点火正时的关系）叶片位置与点火正时的关系 2/11/202329霍尔式无触点汽车电子点火装置霍尔式无触点汽车电子点火装置(续）续）当叶片遮挡在霍尔当叶片遮挡在霍尔ICIC面前时，面前时，PNPPNP型霍尔型霍尔ICIC的输出为低电平，的输出为低电平，晶体管功率开关处于导通状态，点火线圈低压侧有较大电流通晶体管功率开关处于导通状态，点火线圈低压侧有较大电流通过，并以磁场能量的形式储存在点火线圈的铁心中。过，并以磁

16、场能量的形式储存在点火线圈的铁心中。汽车电子点火电路及波形汽车电子点火电路及波形 1点火开关点火开关 2达林顿晶体管功率开关达林顿晶体管功率开关 3点火线圈低压侧点火线圈低压侧 4点火线圈铁心点火线圈铁心 5点火线圈高压侧点火线圈高压侧 6分火头分火头 7火花塞火花塞 a a）电路）电路 b）霍尔）霍尔IC及点火线圈高压侧输出波形及点火线圈高压侧输出波形 当叶片槽口当叶片槽口转到霍尔转到霍尔IC面前面前时，霍尔时，霍尔IC输出输出跳变为高电平，跳变为高电平，经反相变为低电经反相变为低电平，达林顿管截平，达林顿管截止，切断点火线止，切断点火线圈的低压侧电流。圈的低压侧电流。由于没有续流元由于没有

17、续流元件，所以存储在件，所以存储在点火线圈铁心中点火线圈铁心中的磁场能量在高的磁场能量在高压侧感应出压侧感应出3050kV的高电压。的高电压。2/11/202330汽车电子点火装置使用的汽车电子点火装置使用的 点火控制器、霍尔传感器及点火总成点火控制器、霍尔传感器及点火总成磁铁磁铁点火总成点火总成2/11/202331霍尔式无刷电动机霍尔式无刷电动机 霍尔式无刷电动机取消了换霍尔式无刷电动机取消了换向器和电刷，而采用霍尔元件来检向器和电刷，而采用霍尔元件来检测转子和定子之间的相对位置，其测转子和定子之间的相对位置，其输出信号经放大、整形后触发电子输出信号经放大、整形后触发电子线路，从而控制电枢

18、电流的换向，线路，从而控制电枢电流的换向，维持电动机的正常运转。由于无刷维持电动机的正常运转。由于无刷电动机不产生电火花及电刷磨损等电动机不产生电火花及电刷磨损等问题，所以它在问题，所以它在录像机、录像机、CD唱机唱机、光驱等家用电器中得到越来越广泛光驱等家用电器中得到越来越广泛的应用。的应用。普通直流电动机使用普通直流电动机使用的电刷和换向器的电刷和换向器2/11/202332无刷电动机在电动自行车上的应用无刷电动机在电动自行车上的应用 电动自行车电动自行车可充电可充电电池组电池组无刷电动机无刷电动机2/11/202333无刷电动机在电动自行车上的应用无刷电动机在电动自行车上的应用 无刷直流

19、电动机无刷直流电动机的的外转子采用高性能外转子采用高性能钕铁硼稀土永磁材料；钕铁硼稀土永磁材料；三个霍尔三个霍尔位置传感器位置传感器产生六个状态编码信产生六个状态编码信号，控制逆变桥各功号，控制逆变桥各功率管通断，使三相内率管通断，使三相内定子线圈与外转子之定子线圈与外转子之间产生连续转矩，具间产生连续转矩，具有效率高、无火花、有效率高、无火花、可靠性强等特点。可靠性强等特点。2/11/202334电动自行车的电动自行车的无刷电动机及控制电路无刷电动机及控制电路 去速度去速度控制器控制器 利用利用PWM调速调速2/11/202335光驱用的无刷电动机内部结构光驱用的无刷电动机内部结构2/11/

20、202336霍尔式接近开关霍尔式接近开关 当磁铁的有效磁极接当磁铁的有效磁极接近、并达到动作距离时，近、并达到动作距离时，霍尔式接近开关动作。霍霍尔式接近开关动作。霍尔接近开关一般还配一块尔接近开关一般还配一块钕铁硼磁铁。钕铁硼磁铁。2/11/202337霍尔式接近开关霍尔式接近开关 用霍尔用霍尔ICIC也能完成接近开关的功能，但是它只能也能完成接近开关的功能，但是它只能用于铁磁材料的检测，并且还需要建立一个较强的闭用于铁磁材料的检测，并且还需要建立一个较强的闭合磁场。合磁场。在右图中，当磁在右图中，当磁铁随运动部件移动到距铁随运动部件移动到距霍尔接近开关几毫米时，霍尔接近开关几毫米时，霍尔霍

21、尔ICIC的输出由高电平的输出由高电平变为低电平，经驱动电变为低电平，经驱动电路使继电器吸合或释放，路使继电器吸合或释放，控制运动部件停止移动控制运动部件停止移动（否则将撞坏霍尔（否则将撞坏霍尔ICIC）起到限位的作用。起到限位的作用。2/11/202338霍尔式接近开关用于霍尔式接近开关用于转速测量演示转速测量演示n=6060f4(r/min)软铁分流翼片 开关型霍尔开关型霍尔IC IC T T2/11/202339霍尔电流传感器霍尔电流传感器 将被测电流的将被测电流的导线穿过霍尔电流导线穿过霍尔电流传感器的检测孔。传感器的检测孔。当有电流通过导线当有电流通过导线时，在导线周围将时，在导线周

22、围将产生磁场，磁力线产生磁场，磁力线集中在铁心内，并集中在铁心内，并在铁心的缺口处穿在铁心的缺口处穿过霍尔元件，从而过霍尔元件，从而产生与电流成正比产生与电流成正比的霍尔电压。的霍尔电压。2/11/202340霍尔电流传感器演示霍尔电流传感器演示铁心铁心 线性霍尔线性霍尔IC EH=KH IB 所实现的多媒体界面：所实现的多媒体界面：2/11/202341其他霍尔其他霍尔 电流传感器电流传感器2/11/202342其他霍尔电流其他霍尔电流传感器（续）传感器（续）2/11/202343霍尔钳形电流表（交直流两用）霍尔钳形电流表（交直流两用）压舌压舌豁口豁口2/11/202344霍尔钳形电流表演示

23、霍尔钳形电流表演示直流直流200A量程量程被测电流的被测电流的导线未放入导线未放入铁心时示值铁心时示值为零为零70.9A70.9A2/11/202345钳形表的环形铁钳形表的环形铁心可以张开，心可以张开，导线由此穿过导线由此穿过霍尔钳形霍尔钳形 电流表演示电流表演示霍尔钳形霍尔钳形 电流表演示电流表演示霍尔钳形霍尔钳形 电流表演示电流表演示70.9A70.9A2/11/202346霍尔钳形电流表的使用霍尔钳形电流表的使用被测电流的导线从此处穿入钳被测电流的导线从此处穿入钳形表的环形铁心形表的环形铁心手指按下此处，将钳形表的手指按下此处，将钳形表的铁心张开铁心张开将被测电流导线逐根夹将被测电流导

24、线逐根夹到钳形表的环形铁心中到钳形表的环形铁心中 将空调电源的将空调电源的“三芯护套线三芯护套线”夹到钳形表的环形铁心中，钳夹到钳形表的环形铁心中，钳形表的示值为多少？为什么？形表的示值为多少？为什么？2/11/202347霍尔钳形电流表的使用（续）霍尔钳形电流表的使用（续）叉形叉形钳形表钳形表漏磁稍大，漏磁稍大，但使用方便但使用方便 用用钳形表测量钳形表测量 电动机的相电流电动机的相电流2/11/202348霍尔式电流霍尔式电流谐波分析仪谐波分析仪 被测电流的被测电流的谐波频谱谐波频谱铁心的铁心的 开合缝隙开合缝隙 铁心的铁心的 杠杆压舌杠杆压舌2/11/202349第三节第三节 加速度的测

25、量加速度的测量 一、概述一、概述 2/11/202350先看一个实验：先看一个实验：将一只将一只380V交流接触器线圈与交流交流接触器线圈与交流毫安表串联后，接到机床用控制变压器毫安表串联后，接到机床用控制变压器的的36V交流电压源上，如图交流电压源上，如图4-1所示。这所示。这时毫安表的示值约为几十毫安。用手慢时毫安表的示值约为几十毫安。用手慢慢将接触器的活动铁心（称为衔铁）往慢将接触器的活动铁心（称为衔铁）往下按，我们会发现毫安表的读数逐渐减下按，我们会发现毫安表的读数逐渐减小。当衔铁与固定铁心之间的气隙等于小。当衔铁与固定铁心之间的气隙等于零时，毫安表的读数只剩下十几毫安。零时，毫安表的

26、读数只剩下十几毫安。二、电感式传感器二、电感式传感器 2/11/202351电感传感器的基本工作电感传感器的基本工作原理演示原理演示F F220V变压器变压器准备工作准备工作电感传感器2/11/202352电感传感器的基本工作电感传感器的基本工作原理演示原理演示气隙变小，电感变大，电流变小气隙变小，电感变大，电流变小F F2/11/202353电感传感器的基本工作电感传感器的基本工作原理原理 当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻当铁心的气隙较大时，磁路的磁阻Rm也也较大，线圈的电感量较大，线圈的电感量L和感抗和感抗XL 较小，所以较小，所以电流电流I 较大。当铁心闭合时，磁阻变小、电较大。当铁心闭合

27、时，磁阻变小、电感变大，电流减小。感变大，电流减小。n自感式自感式n互感式互感式2/11/202354自感式电感传感器常见的形式自感式电感传感器常见的形式 变隙式变隙式 变截面式变截面式 螺线管式螺线管式 2/11/202355电感量计算公式电感量计算公式：请分析电感量请分析电感量L与气隙厚度与气隙厚度 及气隙的有效截及气隙的有效截面积面积A之间的关系，并讨论有关线性度的问题。之间的关系，并讨论有关线性度的问题。N：线线圈圈匝匝数数；A：气气隙隙的的有有效效截截面面积积；0：真空磁导率；：真空磁导率；：气隙厚度。气隙厚度。2/11/202356差动电感传感器的特点差动电感传感器的特点 请分析：

28、灵敏度、请分析：灵敏度、线性度线性度有何变化有何变化曲线曲线1、2为为L1、L2 的特性，的特性，3为差动特性为差动特性 在变隙式差动电感传感在变隙式差动电感传感器中，当衔铁随被测量移动器中，当衔铁随被测量移动而偏离中间位置时，两个线而偏离中间位置时，两个线圈的电感量一个增加，一个圈的电感量一个增加，一个减小，形成差动形式。减小，形成差动形式。1-1-差动线圈差动线圈 2-2-铁心铁心 3-3-衔铁衔铁 4-4-测杆测杆 5-5-工件工件 2/11/202357差动式电感传感器的特性差动式电感传感器的特性 从曲线图可以看出，差动式电感传感器从曲线图可以看出，差动式电感传感器的线性较好，且输出曲

29、线较陡，灵敏度约的线性较好，且输出曲线较陡，灵敏度约为非差动式电感传感器的两倍。为非差动式电感传感器的两倍。从结构图可以看出，差动式电感传感器从结构图可以看出，差动式电感传感器对外界影响，如温度的变化、电源频率的变对外界影响，如温度的变化、电源频率的变化等基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁化等基本上可以互相抵消，衔铁承受的电磁吸力也较小，从而减小了测量误差。吸力也较小，从而减小了测量误差。2/11/2023582/11/2023592/11/2023602/11/202361相敏检波电路相敏检波电路 测量转换电路的作用是将电感量的变化测量转换电路的作用是将电感量的变化转换成电压或电流的变化，以

30、便用仪表指示转换成电压或电流的变化，以便用仪表指示出来。出来。若仅若仅采用电桥电路和普通的检波电路，采用电桥电路和普通的检波电路，则只能判别位移的大小，却无法判别输出的则只能判别位移的大小，却无法判别输出的相位和位移的方向。相位和位移的方向。如果在输出电压送到指示仪前，经过一如果在输出电压送到指示仪前，经过一个能判别相位的检波电路，则不但可以反映个能判别相位的检波电路，则不但可以反映位移的大小（的幅值），还可以反映位移的位移的大小（的幅值），还可以反映位移的方向（的相位）。这种检波电路称为相敏检方向（的相位）。这种检波电路称为相敏检波电路波电路。2/11/202362 相敏检波相敏检波输出特性

31、曲线输出特性曲线a）非相敏检波）非相敏检波 b）相敏检波）相敏检波1理想特性曲线理想特性曲线 2实际特性曲线实际特性曲线 2/11/202363实测得到的实测得到的 相敏检波电路相敏检波电路的特性曲线的特性曲线 通过调零通过调零电路，可使输电路，可使输出曲线平移到出曲线平移到原点。原点。标定位移时的实验数据及曲线标定位移时的实验数据及曲线2/11/202364电感式传感器的应用电感式传感器的应用 1.位移测量位移测量 轴向式电感轴向式电感 测微器的外形测微器的外形 航空插头航空插头红宝石测头红宝石测头2/11/202365其他电感测微头其他电感测微头2/11/202366模拟式及数字模拟式及数

32、字式电感测微仪式电感测微仪2/11/202367轴向式电感测微器的内部结构轴向式电感测微器的内部结构 11引线电缆引线电缆 2 2固定磁筒固定磁筒 33衔铁衔铁 4 4线圈线圈 5 5测力弹簧测力弹簧 6 6防转销防转销 7 7钢球导轨（直线轴承）钢球导轨（直线轴承）8 8测杆测杆 9 9密封套密封套 10 10测端测端 11 11被测工件被测工件 1212基准面基准面 2/11/2023682.2.加速度测量加速度测量 2/11/2023692.电感式滚柱直径分选装置电感式滚柱直径分选装置 图图3-14 滚柱直径分选装置滚柱直径分选装置 1 1气缸气缸 2 2活塞活塞 3 3推杆推杆 4 4

33、被测滚柱被测滚柱 5 5落料管落料管 66电感测微器电感测微器 7 7钨钢测头钨钢测头 8 8限位挡板限位挡板 9 9电磁翻板电磁翻板 1010容器（料斗）容器（料斗）2/11/2023703.电感式滚柱直径分选装置电感式滚柱直径分选装置 测微仪测微仪圆柱滚子圆柱滚子2/11/202371电感式滚柱直径分选装置电感式滚柱直径分选装置（外形）（外形）滑道滑道分选仓位分选仓位轴承滚子外形轴承滚子外形（参考中原量仪股份有限公司资料）（参考中原量仪股份有限公司资料）2/11/202372电感式滚柱直径电感式滚柱直径分选装置分选装置外形外形落料振动台落料振动台滑道滑道11个分选仓位个分选仓位（参考无锡市

34、通达滚（参考无锡市通达滚子有限公司资料）子有限公司资料）废料仓废料仓2/11/202373电感式滚柱直径分选装置（电感式滚柱直径分选装置（机械结构放大）机械结构放大）汽缸汽缸控制键盘控制键盘直径测微装置直径测微装置长度测微装置长度测微装置滑道滑道2/11/202374机械及气动元件机械及气动元件电感测微器电感测微器汽缸汽缸 气水分离器气水分离器（供气三联件）（供气三联件）储气罐储气罐导气管导气管 气压表气压表（0.4MPa左右）左右）2/11/2023754.电感传感器在仿形机床中的应用电感传感器在仿形机床中的应用 11标标准准靠靠模模样样板板 22测测端端（靠靠模模轮轮）33电感测微器电感测

35、微器 4 4铣刀龙门框架铣刀龙门框架 55立柱立柱 6 6伺服电动机伺服电动机 7 7铣刀铣刀 8 8毛坯毛坯 2/11/202376仿形铣床外形仿形铣床外形 仿形机床仿形机床采用采用 闭环工作方式闭环工作方式仿形头仿形头主主轴轴2/11/202377仿形车床原理仿形车床原理2/11/2023785.电感式不圆度计原理电感式不圆度计原理 该圆度计采用该圆度计采用旁向式电感测微头旁向式电感测微头2/11/202379电感式不圆度测试系统电感式不圆度测试系统旁向式电感测微头旁向式电感测微头2/11/202380电感式不圆度测量系统外形电感式不圆度测量系统外形（参考（参考洛阳汇智测控技术有限公司资料

36、）洛阳汇智测控技术有限公司资料）旋转盘旋转盘测量头测量头2/11/202381不圆度测量打印不圆度测量打印2/11/202382电感式轮廓仪电感式轮廓仪 旁向式旁向式电感电感 测微头测微头2/11/2023836.压力测量压力测量 1压力输入接头压力输入接头 2波纹膜盒波纹膜盒 3电缆电缆 4印制线路板印制线路板 5差动线圈差动线圈 6衔铁衔铁 7电源变压器电源变压器 8罩壳罩壳 9指示灯指示灯 10密封隔板密封隔板 11安装底座安装底座2/11/2023847.电感传感器在粗糙度测量中的应用电感传感器在粗糙度测量中的应用 手持式粗糙度仪手持式粗糙度仪 触针触针:金刚石圆锥；金刚石圆锥；针尖圆

37、弧半径：针尖圆弧半径：5m5m；可存储可存储500500个粗糙度参数值及个粗糙度参数值及4 4组轮廓数据；组轮廓数据；可进行粗糙度参数的打印；可进行粗糙度参数的打印；可对外圆、内孔、轴肩、圆锥面等各种复可对外圆、内孔、轴肩、圆锥面等各种复杂表面进行测试；杂表面进行测试；2/11/202385粗糙度仪外形粗糙度仪外形金刚石测头金刚石测头2/11/202386粗糙度测量结果打印（粗糙度测量结果打印（1）2/11/202387粗糙度测量结果打印（粗糙度测量结果打印（2）2/11/202388三、压电式加速度传感器三、压电式加速度传感器横向振动横向振动测振器测振器纵向振动纵向振动测振器测振器1.1.外

38、形外形2/11/2023902.2.压电加速度传感器工作原理压电加速度传感器工作原理n压电式加速度传感器的结构主要有：压电式加速度传感器的结构主要有：压缩型、剪切型、复合型压缩型、剪切型、复合型n传感器与质量块组合。传感器与质量块组合。n质量块大、质量块大、压电常数压电常数大灵敏度高。大灵敏度高。n测量振荡时，振动频率应远低于传感器测量振荡时，振动频率应远低于传感器的固有频率的固有频率2/11/202391压缩型加速度传感器原理压缩型加速度传感器原理2/11/2023922/11/2023933.压电加速度传感器的性能指标压电加速度传感器的性能指标（以某小（以某小型型“内装内装ICIC的压电加

39、速度传感器的压电加速度传感器”为例）为例）技术指标：技术指标：灵敏度：灵敏度：500mV/g 量程：量程：10g 频率范围：频率范围：4-4000Hz安装谐振点安装谐振点:15kHz 分辨力：分辨力：0.00004g 重量：重量：40g 安装螺纹：安装螺纹：M5 mm 线性：线性：1%2/11/202394六、压电加速度传感器在汽六、压电加速度传感器在汽车中的应用车中的应用 加速度传感器可以用于判断汽车的碰撞，从加速度传感器可以用于判断汽车的碰撞，从而使安全气囊迅速充气，从而挽救生命；还可安而使安全气囊迅速充气，从而挽救生命；还可安装在气缸的侧壁上，尽量使点火时刻接近爆震区装在气缸的侧壁上，尽

40、量使点火时刻接近爆震区而不发生爆震，但又能使发动机输出尽可能大的而不发生爆震，但又能使发动机输出尽可能大的扭矩。扭矩。2/11/202396爆震波形爆震波形 汽车发动机中的气缸点火时刻汽车发动机中的气缸点火时刻必须十分精确。如果恰当地将点火必须十分精确。如果恰当地将点火时间提前一些，即有一个提前角，时间提前一些，即有一个提前角，就可使汽缸中汽油与空气的混合气就可使汽缸中汽油与空气的混合气体得到充分燃烧，使扭矩增大，排体得到充分燃烧，使扭矩增大，排污减少。但提前角太大时，混合气污减少。但提前角太大时，混合气体产生自燃，就会产生冲击波，发体产生自燃，就会产生冲击波，发出尖锐的金属敲击声，称为爆震，

41、出尖锐的金属敲击声，称为爆震，可能使火花塞、活塞环熔化损坏，可能使火花塞、活塞环熔化损坏，使缸盖、连杆、曲轴等部件过载、使缸盖、连杆、曲轴等部件过载、变形，可用压电传感器检测并控制变形，可用压电传感器检测并控制之。之。2/11/202397爆震测量爆震测量2/11/202398 地震是引发海啸的主要原因之一。地震中断层移地震是引发海啸的主要原因之一。地震中断层移动导致断层间产生空洞，当海水填充这个空洞时产生动导致断层间产生空洞，当海水填充这个空洞时产生巨大的海水波动。这种海水波动从深海传至浅海时，巨大的海水波动。这种海水波动从深海传至浅海时，海浪陡然升到十几米高，并以每秒数百米的速度传播。海浪陡然升到十几米高，并以每秒数百米的速度传播。海浪冲到岸上后，将造成重大破坏。海浪冲到岸上后，将造成重大破坏。海啸预警系统通过海底的振动压力传感器记录海海啸预警系统通过海底的振动压力传感器记录海浪变化的数据，并传送到信息浮标，由信息浮标发送浪变化的数据，并传送到信息浮标，由信息浮标发送到气象卫星，再从气象卫星传送到卫星地面站。到气象卫星，再从气象卫星传送到卫星地面站。海啸预警系统海啸预警系统2/11/202399气象接收及气象接收及发射天线发射天线振动压力振动压力传感器传感器6000m海底海底浮标浮标深海地沟深海地沟2/11/20231002/11/2023101