傳感器原理及工程應用設計(編輯修改稿)
2025-02-12 10:03 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 成電荷, 經(jīng)后續(xù)調(diào)理電路及數(shù)字信號處理可以獲得轉(zhuǎn)子的不平衡量信息。當上述壓力作用在壓電傳感器上時, 因為兩片壓電陶瓷片并聯(lián), 所以產(chǎn)生的電荷為: (3)式中: 為壓電晶片的壓電系數(shù)。兩個傳感器所受動態(tài)力分別為: （4） （5）所以兩個壓電傳感器輸出的電荷分別為: （6） （7）傳感器輸出電容為: （8）式中: E= 1 500* F /m為壓電陶瓷片的介電常數(shù)D = 16mm為壓電陶瓷片直徑。 t= 1 mm 為壓電陶瓷片厚度。 故代入公式中，得C= 6. 03 nF。2 系統(tǒng)組成 2. 1傳感器安裝位置設計雙面動平衡測量中, 作為測振元件的兩個傳感器的測量值之間相互關聯(lián), 相互制約。每個傳感器的測量值均受兩個校正平面上不平衡離心力共同影響,單個校正平面上的校正質(zhì)量須通過平面分離方程對兩個傳感器的測量值解耦獲得。對于常規(guī)的待測工件,其左右校正平面位于兩支中間的簡支梁結(jié)構(gòu)形式或左右校正平面位于兩支承外側(cè)的外懸結(jié)構(gòu)形式的動平衡測量系統(tǒng), 兩傳感器安裝在不同測量平面, 其承受的動態(tài)載荷力相差很大, 而且周圍環(huán)境諸如噪聲、溫度和濕度等對傳感器的影響不同。關聯(lián)程度越高對測量結(jié)果的影響越大, 則平面分離程度越低。以圖2( a)所示的外懸結(jié)構(gòu)形式為例進行說明。設: （9）式中: m 為不平衡質(zhì)量。 為不平衡質(zhì)量引起的離心力。 X為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度。 v( t)為各種噪聲及其它干擾。根據(jù)力矩平衡關系得到兩傳感器受到的載荷力分別為: （10） （11）由式( 10)和式( 11)可知, 各種噪聲和干擾對兩個傳感器的影響差別很大, 導致兩傳感器的靈敏度變化不一致, 長此以往, 兩傳感器的性能差別變大, 導致測量的重復性降低和一次不平衡降低率增加。綜上所述, 將兩個傳感器安裝在同一測量平面內(nèi), 如圖2( b)所示。分別測量主軸套筒相對于橫梁的動態(tài)載荷力以及橫梁相對于機座的動態(tài)載荷力, 這樣噪聲和干擾對在同一測量平面內(nèi)傳感器的力矩作用相同。這種安裝方式下可以保證噪聲、溫度和濕度等環(huán)境因素對于兩個傳感器的影響基本相同, 其靈敏度和性能變化一致, 從而保證了系統(tǒng)的測量精度。 圖2 傳感器安裝示意圖Fig. 2 The installation of transducerI. 根據(jù)測量原理構(gòu)成的以8098 單片機為核心的動平衡測量系統(tǒng)如圖所示。振動傳感器測出支承上的動載荷, 經(jīng)振動信號處理電路放大、濾波, 得到與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動同頻率的正弦信號和方波信號送8098 單片機, 完成振動信號的幅值和相位測量。光電傳感器測出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號, 經(jīng)光電信號處理電路進行信號變換、鎖相倍頻后, 分別送振動信號處理電路和8098 單片機, 前者用于跟蹤濾波, 后者用于測量振動信號的頻率( 轉(zhuǎn)速) 及振動信號的幅值、相位。根據(jù)這些測量值, 由軟件計算出左、右校正面不平衡量的大小和相位, 送LED數(shù)碼顯示器顯示。動平衡測量系統(tǒng)組成框圖3 信號調(diào)理電路設計 傳感器信號的條例電路雖然壓電傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高及頻率特性好的特點, 比較適合動態(tài)測量。但由于其線性范圍較窄、輸出阻抗較高、輸出電壓微弱。為保證動平衡測量的精度, 對信號調(diào)理電路的設計提出了更高的要求。信號調(diào)理電路主要對兩個壓電傳感器輸出的信號進行電荷放大, 濾波, 最后送入微處理器的A /D。兩個傳感器的信號調(diào)理電路基本相同, 現(xiàn)僅對其中一個傳感器的信號調(diào)理電路進行
教學教案相關推薦
鄂ICP備17016276號-1