機(jī)電一體化檢測系統(tǒng)-文庫吧資料
2025-08-07 15:02本頁面
【正文】 ???)(2)2(121??（ 430） pDDDt ????)(2)2(122212??第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 測量放大器 圖 435為三個運(yùn)放組成的測量放大器 ,差動輸入端U1和 U 2分別是兩個運(yùn)算放大器 (A A2)的同相輸入端 ,因此輸入阻抗很高 。 對于薄壁圓筒 (壁厚與臂的中面曲率半徑之比 1／ 20),筒壁上工作應(yīng)變計處的切向應(yīng)變與被測壓力 p的關(guān)系 , pEhr?(429) 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 434 筒式壓力傳感器 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 對于厚壁圓筒 （ 壁厚與中面曲率半徑之比大于 1／20 ） , （ 431） 式中 : 。 （ 427） （ 428） 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 為保證膜式傳感器的線性度小于 3％ ,在一定壓力作用下 , 2. 筒式壓力傳感器 如圖 434所示 ,工作應(yīng)變片 R R3沿圓周方向貼在筒壁上 ,溫度補(bǔ)償應(yīng)變計 R R4貼在筒底壁上 ,并接成全橋線路 。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 433 膜式壓力傳感器 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 膜片上粘貼應(yīng)變片處的徑向應(yīng)變 εr和切向應(yīng)變 εt與被測力 p之間的關(guān)系為 式中 : 。 其一表面承受被測分布壓力 ,另一側(cè)面貼有應(yīng)變片 。 應(yīng)變片感受的應(yīng)變與被測試件的扭矩 MT的關(guān)系如下式： 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 432 轉(zhuǎn)矩傳感器示意圖 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) MT=2GWT （ 426） 式中 : G=E/2（ 1+μ） 為剪切彈性量； WT為抗扭截面模量 ,實(shí)心圓軸的 WT=πD +3/16,空心圓軸的 WT=πD3(1α +4)/16,α=d/D, d為空心圓柱內(nèi)徑 ,D為外徑 。 它的彈性元件是一個與被測轉(zhuǎn)矩的軸相連的轉(zhuǎn)軸 ,轉(zhuǎn)軸上貼有與軸線成 45176。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 431 梁式剪切型測力傳感器示意圖 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 粘貼應(yīng)變片處的應(yīng)變與被測力 p之間的關(guān)系近似為 （ 425 ） 式中 : G為彈性元件的剪切模量； b和 h為粘貼應(yīng)變片處梁截面的寬度和高度 。 粘貼應(yīng)變片感受應(yīng)變與被測力 p之 （ 424） 它的電橋輸出與式（ 423 204)4(3E b hll ???第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 430 兩端固定式測力傳感器示意圖 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) （ 3） 梁式剪切彈性元件 。 這種彈性元件的結(jié)構(gòu)形狀 、 參數(shù)以及應(yīng)變片粘貼組成橋的形式如圖 430所示 。 l——應(yīng)變計中心處距受力點(diǎn)距離； b——懸臂梁寬度； h——懸臂梁厚度； E——懸臂梁材料的彈性模量； K——應(yīng)變計的靈敏系數(shù) 。 圖 429所示為一截面懸臂梁彈性元件 ,在其同一截面正反兩面粘貼應(yīng)變片 ， 組成差動工作形式的電橋輸出 。 EApEL ???? (420) 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 2. 梁式彈性元件 （ 1） 懸臂梁式彈性元件 。 p——作用于彈性元件上的載荷； E——圓筒材料的彈性模量； μ——圓筒材料的泊松系數(shù)； A——筒體截面積 ,A=π(D1D2) +2／ 4。應(yīng)變片在柱形和筒形彈性元件上的粘貼位置及接橋方法如圖 428所示 。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 426 (a) 并聯(lián)； (b) 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 3. 壓電傳感器的應(yīng)用 壓電加速度測試傳感器的結(jié)構(gòu)如圖 427 所示。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 424 應(yīng)變式加速度傳感器 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 1. 壓電效應(yīng)及壓電材料 圖 425表示晶體切片在 z軸和 y軸方向受壓力和拉力時電荷產(chǎn)生方向的情況 。 利用兩組縫隙間距W相同 ,位置相差 （ i／ 2+1／ 4 ） W（ i＝ 0,1,2,…） 的指示縫隙和兩個光電器件 ,就可辨別出圓盤的旋轉(zhuǎn)方向 。 Z——圓盤上的縫隙數(shù)； n——轉(zhuǎn)速 (r／ min)； t——測量時間 (s)。 圖 422 直流測速機(jī)的輸出特性 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 光電式轉(zhuǎn)速傳感器是一種角位移傳感器 ,由裝在被測軸 (或與被測軸相連接的輸入軸 )上的帶縫隙圓盤 、 光源 、 光電器件和指示縫隙盤組成 ,如圖 423所示 。 設(shè)此時滑尺繞組與定尺繞組的相對位移角為 θ,則定尺繞組上的感應(yīng)電勢為 e =KuA cosθKuB sinθ=KUm (sinθ 1 cosθcosθ1sinθ)sinωt=KUm sin (θ1θ) sinωt （ 418） 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 直流測速機(jī)速度檢測 圖 421所示為永磁式測速機(jī)的原理圖 。 在滑尺的兩個繞組上施加頻率和相位均相同 ,但幅值不同的交流激磁電壓 uA和 uB。 若繞組的節(jié)距為 W,相對位移為 l, （ 412） 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 同樣 ,當(dāng)僅對正弦繞組 B施加交流激磁電壓 UB時 ,定尺繞組 e B=Ku B sinθ （ 413） 對滑尺上兩個繞組同時加激磁電壓 ,則定尺繞組上所感應(yīng)的總電勢為 e =e A+eB=Ku A cosθKuBsinθ =KUm sinωt cosωKU m cosωtsinω =KUm sin (ωtθ) （ 414） 從上式可以看出 ,感應(yīng)同步器把滑尺相對定尺的位移 l的變化轉(zhuǎn)成感應(yīng)電勢相角 θ的變化 。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 420 滑尺繞組位置與定尺感應(yīng)電勢幅值的變化關(guān)系 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 滑尺在定尺上每滑動一個節(jié)距 ,定尺繞組感應(yīng)電勢就變化了一個周期 , eA=Ku –Acosθ （ 411） 式中 : 。 即 uA=Umsinωt,uB=Umcosωt時 ,則定尺上的繞組由于電磁感應(yīng)作用將產(chǎn)生與激磁電壓同頻率的交變感應(yīng)電勢 。 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng) 圖 419 （ a） 定子； （ b） 第 4章 機(jī)電一體化檢測系統(tǒng)
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