【正文】 1 第 6章 機械量的電測法 P212 速度測量（ 補充 ） 轉(zhuǎn)速的電測法 振動的電測法 力與荷重 的電測法 力矩的電測法 2 速度測量 n2?? ?角速度測量 ω(rad/s) 轉(zhuǎn)速測量 n(轉(zhuǎn) /分） 速度測量 線速度測量 v （ m/s， km/h) ?rv ?3 速度測量原理分類 1）時間、位移計算測速： 根據(jù)線速度定義，可從物體在一定時間內(nèi)移動的距離或者從物體移動一定距離所需的時間求得。 這種方法只能求某段距離或時間的平均速度。 s越小，越接近瞬時速度。 tsv ?方法：光束切斷法、相關(guān)法、空間濾波器法 4 速度測量原理分類 2）角速度和線速度的相互轉(zhuǎn)化 3）利用物理效應測量： 多普勒效應、流體力學定律、電磁感應原理 4）加速度積分法和位移微分法 5）陀螺測速法 * ?rv ?5 光束切斷法 ? 非接觸式測量，測量精度較高。 圖 1 光束切斷式速度測量 原理： 提高精度的措施？ NTLv ?6 相關(guān)法 ? 原理 ：利用隨機過程互相關(guān)函數(shù)確定運動時間的方法； ? 組成 ：兩個相距為 L的相同的傳感器，如光電傳感器、超聲波傳感器、電渦流傳感器等； ? 檢測 ：表面粗糙度、表面缺陷、表面標記等； ? 處理 ：在測量條件基本相同的情況下， y(t)的波形和x(t)是相似的，只是時間上推遲了 t0(=L/v)，即求出 t0。 7 圖 2 相關(guān)測速原理圖 物理含義： x(t)延遲 to 后成 x(t－ t0)，其波形將和 y（ t）幾乎重疊，因此互相關(guān)值有最大值。 00000( ) ( )11( ) l im ( ) ( ) l im ( ) ( )()TTxy TTxy t x t tR x t y t dt x t t x t dtTTRt? ? ????????? ? ? ? ?????8 接觸輥法 ? 特點 ：應用廣泛 ? 方法 ：把旋轉(zhuǎn)輥輪（測量輥）接觸在行進的物體上，被測物體以速度 v行進并帶動測量輥轉(zhuǎn)動，由測量輥的轉(zhuǎn)速和周長求得物體的行進速度 。 ? 可用于生產(chǎn)過程中的塑料板帶、布、鋼板帶等速度檢測。 ? 注意測量輥與被測物之間的滑移所造成的測量誤差。 ?rv ?9 皮托管測速法 ? 皮托管是測量流體速度的主要工具之一，廣泛用于船舶和飛行體的測速； ? 在測量時，只要把皮托管對準流體流動的方向，使內(nèi)管頂端（滯止點）能感受全壓力 Pt，而具有靜壓孔的外管感受靜壓力 Ps即可。 10 （一） 皮托管的結(jié)構(gòu) 標準皮托管用兩根不同內(nèi)徑管子同心套接而成，內(nèi)管通直端尾接頭，是全壓管，外管通側(cè)接頭，是靜壓管。 ， 11 （二）皮托管測速原理 222 ( )vtsvpppv?????v t stsvp p pppp?????全 壓靜 壓動 壓12 修正后的流速公式： 2 ()tsv p p? ????為皮托管系數(shù)，由實驗標定。 ?一般在 ～ 。 13 多普勒測速法 ? 光 /聲學多普勒效應： 當光 /聲源和反射體或散射體之間存在相對運動時，接收到的光 /聲波頻率與入射光 /聲波頻率之間存在正比于物體運動速度的頻率偏移現(xiàn)象，此現(xiàn)象稱為多普勒效應（奧地利學者多普勒于 1842年發(fā)現(xiàn)）。 ? 散射光頻率和入射光頻率偏移叫多普勒頻移 ； 多普勒頻移與入射光頻率（波長）有關(guān)，與運動物體的速度有關(guān)。 14 1:???2為 物 體 至 光 源 方 向 與 物 體 運 動 方 向 間 的 夾 角 。為 物 體 至 觀 察 者 方 向 與 物 體 運 動 方 向 間 的 夾 角其 中12iv ( k k )s if=dλiv(cosθ +c o s θ )=λ則散射光與原始光之間的頻移為： ??c v kc i f = f f = ( 1 )s 0dλc v ki s由于 vc，則 多普勒頻移與入射光頻率（波長）有關(guān)，與運動物體的速度有關(guān)。 ki ks P ?1 ?2 15 電磁波的傳播同樣有多普勒特性 。 當一個發(fā)出固定頻率的波的物體 ， 相對于觀察點有相對運動時 ， 在觀察點收到的頻率隨著它們的相對速度而變化 。 當物體向著觀察點接近時 ， 波長變短 ， 頻率變高；而遠離觀察點時 ， 波長變長 ， 頻率變低 。 這樣通過頻率的變化就能計算出衛(wèi)星的高度 、 速度和方位 。 若用此法連續(xù)測量 ， 就可得到精確的衛(wèi)星實際軌道數(shù)據(jù) 。 多普勒測速應用實例 1) 衛(wèi)星跟蹤測軌系統(tǒng) 16 光纖血流傳感器 頻移器 （布拉格盒移頻器） 將參考光信號 f0調(diào)制為 f0f1，再與含被測量的 f0177。 ?f混頻，得到f1177。 ?f 2) 基于多普勒效應的光纖血流速度測量 流動血液中的 “ 粒子 ” （紅細胞）會散射光，下圖中的傳感 器具體如何測速？ 思考：超聲多普勒法是怎樣測量血液流動的 ? 17 利用多普勒效應制成的儀器有激光多普勒測量儀、超聲多普勒測量儀等。廣泛用于流速測量、工業(yè)生產(chǎn)中鋼板、鋁材測量、醫(yī)學中血液循環(huán)監(jiān)測、醫(yī)學診斷等。 特點： 精度高、非接觸、 不擾亂流場、響應快、空間分辨率高、 使用方便 非接觸測量可克服由于機械磨損和打滑造成的測量誤差。 幾種非接觸測速方法在測速方式與性能特點上的異同？ 18 轉(zhuǎn)速的電測法 P212 ? 轉(zhuǎn)速 ：物體轉(zhuǎn)動的速度，單位時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù) ? 轉(zhuǎn)速的 單位 ：轉(zhuǎn) /分 或 r/min ? 轉(zhuǎn)動 角速度 ： 時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的角位移 與轉(zhuǎn)動時間之比 ? 角速度 單位 ：弧度 /秒 或 rad/s ? 轉(zhuǎn)動頻率 ：每分鐘的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)動周期的倒數(shù)） ??t???? ?t?19 轉(zhuǎn)速測量 ? 轉(zhuǎn)速的測量方法及特點： 工程中的角速度測量是旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速測量，以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來表達。測轉(zhuǎn)速的儀表統(tǒng)稱轉(zhuǎn)速表。 ? 分類： 按測量原理分為模擬法、計數(shù)法、同步法 按變換方式分為機械式、電氣式、光電式、頻閃式 精度等級從 10級 20 轉(zhuǎn)速的電測法 P212 模擬式電測法 計數(shù)式電測法 21 轉(zhuǎn)速的電測法 模擬式 ? 測速發(fā)電機 ? 磁性轉(zhuǎn)速表 ? 離心式轉(zhuǎn)速表 ? 頻閃轉(zhuǎn)速表 22 測速發(fā)電機測量轉(zhuǎn)速 ? 測量原理：電磁感應 測速發(fā)電機的輸出電壓正比于輸入軸上的轉(zhuǎn)速 （ 912） ? 測速發(fā)電機類型：直流、交流 ? 測速發(fā)電機優(yōu)點：線性好、靈敏度高、輸出信號大 60B l r n2B l rB l vU 0 ?? ???23 磁性 轉(zhuǎn)速表 測轉(zhuǎn)速 圖 911 磁性轉(zhuǎn)速表的結(jié)構(gòu)原理 esk n k nk? ? ? ? ?24 磁性 轉(zhuǎn)速表 測量原理 ? 轉(zhuǎn)軸隨待測物旋轉(zhuǎn)、永久磁鐵同步旋轉(zhuǎn)； ? 鋁制圓盤靠近永久磁鐵，當永久磁鐵旋轉(zhuǎn)時，二者產(chǎn)生相對運動，鋁盤中形成渦流； ? 渦流產(chǎn)生的磁場與永久磁鐵產(chǎn)生的磁場