【正文】 器 67 位移傳感器配接絕對振動敏感器 ? 只需將 P222 式（ 9223）代入位移傳感器輸出電量與相對位移的關(guān)系式，即可求出由位移傳感器配接絕對振動傳感器制成的加速度傳感器的輸出電量與振動加速度的關(guān)系式； ? 適用范圍：電位器式、渦流式、差動變壓器式、應(yīng)變式、壓阻式、壓電式、霍爾式等加速度傳感器； ? 此類傳感器的共性： 1）殼體與被測振動體固接在一起，相對大地或慣性空間絕對振動； 2）殼體通過彈簧等彈性支承帶動質(zhì)量塊相對于殼體作相對運(yùn)動； 3）質(zhì)量塊的相對位移被轉(zhuǎn)換成電量，故被測振動體的絕對振動加速 度被轉(zhuǎn)換成電量。 ? 應(yīng)用領(lǐng)域：醫(yī)學(xué)、地殼和建筑物振動監(jiān)測 AmldQ m? 223183?72 壓電式加速度傳感器 壓縮型 圖 926 壓電式加速度傳感器 ? 壓電式加速度傳感器示意圖：P225 圖 926（ a） ? 壓電元件由 2片壓電片并聯(lián)組成； ? 傳感器輸出電荷（或電壓）與作用力成正比，即與試件的加速度成正比； ? 特點(diǎn)：諧振動頻率高、頻響范圍寬、靈敏度高（應(yīng)用較多） ）（因?yàn)??????00433042033111)( ???? mdmkkdAQ73 壓電式加速度傳感器 剪切型 圖 926 壓電式加速度傳感器 ? 結(jié)構(gòu)示意圖： P225 圖 926（ b） ? 組成：壓電陶瓷圓筒 底座 慣性質(zhì)量環(huán) 引線 4 ? 原理：利用壓電元件的切變效應(yīng)； ? 傳感器受到振動時(shí)，壓電元件上出現(xiàn)剪切應(yīng)力，產(chǎn)生剪切形變；壓電元件內(nèi)外表面上產(chǎn)生電荷，輸出與加速度成正比的電壓； ? 特點(diǎn)：靈敏度高、受環(huán)境影響小 74 2） 磁電式傳感器配接絕對振動敏感器 ? 當(dāng)振動頻率高于固有頻率時(shí)，須采用磁電式傳感器配接絕對振動敏感器構(gòu)成磁電式振動速度傳感器； ? 實(shí)例：石油、地震勘探中廣泛使用的地震檢波器； ? 傳感器原理圖： P81 圖 412（ a） ? 輸入輸出關(guān)系式： P227 式 9247 BlRR RVVKUdcd0 ???75 3） 渦流式傳感器配接絕對振動敏感器 ? 測量振動頻率高于固有頻率的振動加速度時(shí)，須采用渦流傳感器配接絕對振動敏感器，構(gòu)成渦流式加速度傳感器； ? 應(yīng)用實(shí)例：高分辨率地震勘探的新型地震檢波器； ? 輸入輸出關(guān)系式： P229 式 9254 mm VKU ?0?76 4） 慣性式測振傳感器配接微分和積分電路 ? 在速度傳感器后配接積分電路構(gòu)成位移傳感器，配接微分電路構(gòu)成加速度傳感器，如 P82圖 413所示 。 78 力與荷重的電測法 P229 ? 測量方法：直接法、間接法 ? 直接法：利用壓電式、振弦式、振筒式傳感器 直接將力轉(zhuǎn)換為電信號； ? 間接法：以彈性元件為敏感器，將拉力或壓力轉(zhuǎn) 換成應(yīng)變或位移，再轉(zhuǎn)換為電量 79 力與荷重的電測法 力敏感器 力的間接電測法 荷重傳感器與電子秤 80 力敏感器 ? 力敏感器（力敏感型彈性元件）： 將力轉(zhuǎn)換成位移或應(yīng)變的彈性元件 ? 種類： 1）實(shí)心軸或空心圓軸 2）懸臂梁：等截面梁、變截面（等強(qiáng)度）梁 81 實(shí)心圓柱狀彈性元件 P230 lFAE? ?rFAE????圖 931 實(shí)心圓柱狀彈性元件 ? 縱向（沿軸向）線應(yīng)變： ? 橫向（沿圓周）線應(yīng)變： ? F：拉力為正、壓力為負(fù) ? E ：彈性模量（楊氏模量） 82 懸臂梁及其結(jié)構(gòu) P231 ? 懸臂梁：一端固定、一端自由 的彈性敏感元件； ? 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、加工方便； ? 應(yīng)用：較小力的測量 ? 種類： 1）等截面梁：截面處處相等，不同部位的應(yīng)變不等 2）變截面梁（等強(qiáng)度）：不同部位的應(yīng)變大小相等 各處上下表面應(yīng)變符號相反 FkF?? ?? yFy k F??83 懸臂梁 ? 結(jié)論： 1）力敏感型彈性元件上某一指定部位處的應(yīng)變 與 外力 F成正比； 2）自由端或外力作用點(diǎn)相對于固定端的位移（撓度） Y 與外力 F成正比 ? 各類力敏感型彈性元件的共同點(diǎn)： 將力轉(zhuǎn)換為與之成正比的位移或應(yīng)變 ? 應(yīng)變式傳感器和位移傳感器只要配置力敏感型彈性元件，即可構(gòu)成將力轉(zhuǎn)換成電量的力傳感器。 92 平臺式電容式荷重傳感器 ? 示意圖 ： P224 圖 937（ b） ? 原理 ： ? 在一塊彈性元件內(nèi)安裝一排平行的平板電容； ? 重量時(shí)，使圓孔變形，每個(gè)孔中的電容極板的間隙隨之變小，其電容相應(yīng)增大當(dāng)鋼塊上端面承受； ? 因各電容并聯(lián)連接，故總的電容增量與鋼塊上端面承受的總重量成正比。 95 荷重傳感器與電子秤 ? 荷重傳感器 ：用于測量重力的力傳感器 電子秤中將荷重轉(zhuǎn)換為電量輸出的裝置 ? 電子秤 組成 ：荷重傳感器（壓頭） + 顯示儀表 ? 電子秤 類型 ：電子臺秤、電子吊車秤 電子料斗秤、電子平臺秤和軌道衡 電子皮帶秤 96 電子臺秤 圖 939 電子臺秤 ? 電子臺秤多采用懸臂梁作為荷重敏感器，其敏感度高，適合較小力的測量； ? 懸臂梁的上下表面粘帖應(yīng)變片，并接入電橋； ? 電橋輸出電壓與荷重成正比。 電子叉車秤 98 電子料斗秤 ? 料斗秤是冶金、化工生產(chǎn)中用來配料的秤重裝置； ? 當(dāng)物料從料倉注入稱量斗后，荷重傳感器將料斗的重量轉(zhuǎn)換為電信號，送到二次儀表顯示出來。 101 電子皮帶秤 ? 電子皮帶秤是在皮帶傳輸裝置中安裝的自動稱重設(shè)備； ? 它不僅能稱出某一瞬間傳送帶所輸送的物料重量，而且可以稱出某段時(shí)間內(nèi)輸送物料的總和； ? 廣泛應(yīng)用于礦山、礦井、碼頭和料場等。 105 力矩的電測法 扭軸（扭矩傳感器） 力矩的扭軸式電測法 106 扭軸 （ 扭矩傳感器 ） ? 扭矩軸 或扭轉(zhuǎn)軸：扭矩測量中使用的彈性元件，通常為實(shí)心（或空心）圓軸； ??? ? 2s in3 GMr?GM4545 r 3??? ??? ? ??MGlr 42?? ?? 通過測量彈性軸在扭矩作用下的 應(yīng)變 或 扭轉(zhuǎn)角 來測量扭矩的大小（ 45度和 45度角方向上應(yīng)變最大）。 布置一個(gè)應(yīng)變片（貼片方向：與軸線成 45176。 ），接成全橋形式； ? 電橋輸出電壓 UO（式 943）： MGrkUkUU 3450 o ?? ??109 應(yīng)變法 ? 應(yīng)變法測量 優(yōu)點(diǎn) ：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、精度較高； ? 缺點(diǎn) ：信號獲取較困難； ? 粘帖在旋轉(zhuǎn)軸上的應(yīng)變片產(chǎn)生的應(yīng)變信號，如何以有線或無線方式從旋轉(zhuǎn)軸上傳輸出來。 111 扭角法 磁電式相位差扭矩傳感器 圖 943 磁電式相位差扭矩傳感器原理 ?? ?? ml GrM 24? 原理 ：在轉(zhuǎn)軸上安裝兩個(gè)相距 L的磁電式傳感器； ? 齒輪盤齒數(shù)為 m，轉(zhuǎn)軸每轉(zhuǎn)動一周，兩傳感器輸出 m個(gè)脈沖； ? 當(dāng)轉(zhuǎn)軸受力矩 M作用，使兩齒輪盤產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)角時(shí)，兩路脈沖信號有相位差； ? 測出相位差，可求出扭矩。 MGlr 42?? ?113 THE END