检测技术 第4版 教学课件 ppt 作者 施文康 余晓芬 第7章1 速度加速度和振动的测量.ppt

速度、加速度和振动的测量 速 度 测 量 1、光束切断法 非接触式测量，测量精度较高。 3、空间滤波器法 空间滤波器件与被测物体同步运动，测定单位空间内信号的时间频率； 空间滤波器：栅板，在空间长L内有N个等距栅缝，当栅板的移动速度为v，移动距离L的时间为t0 空间频率： （单位空间长度内变化次数） 时间频率： 速度： 5、皮托管测速法 6、多普勒测速 光学多普勒效应：当光源和反射体或散射体之间存在相对运动时，接收到的声波频率与入射声波频率之间存在正比于物体运动速度的频率偏移，这种现象叫光学多普勒效应，是奥地利学者多普勒于1842年发现的。 散射光频率和入射光频率偏移叫多普勒频移； 后向散射型多普勒测速原理 从入射光束方向看，后向散射是指接收散射光束的光电检测器位于被测物体后面。 多普勒频移为： 利用多普勒效应制成的仪器有激光多普勒测量仪、超声多普勒测量仪等，具有精度高、非接触、不扰乱流场、响应快、空间分辨率高、使用方便的特点，广泛用于流速测量、工业中钢板、铝材测量、医学中血液循环监测、医学诊断等。 7、陀螺仪测角速度（gyroscope ） 陀螺仪的基本功能是敏感角位移和角速度。在航空、航海、航天、军事以及其它一些领域中，有着十分广泛的应用。 二自由度陀螺仪 陀螺 陀螺仪 主轴 (1)陀螺力矩Mg (2)弹性力矩My (3)阻尼力矩Md (5)摩擦力矩Mf，假设为常数。 第二节 转速测量 1.数字式转速表：应用最为广泛的精密测量转速方法之一 特点：量程宽、准确度高、便于携带，输出数字信息 （1）测量原理（构成） 数字式转速传感器：把被测转速转变成电脉冲信号 电子计数电路： 测量转速 中高速采用频率法 低速采用周期法 1）频率法测转速 在电子计数器采样时间内对转速传感器输出的电脉冲信号进行计数。 利用标准时间控制计数器闸门。 当计数器的显示值为N时，被测量的转速n为 2）周期法测转速 计数时间：对被测信号进行分频来提供； 计数信号：晶体振荡器的输出脉冲； 被测量的转速n为： （2）转速传感器 把被测物体的转速转换成电脉冲信号。 2）磁电感应式转速传感器 当安装在被测转轴上的齿轮(导磁体)旋转时，其齿依次通过永久磁铁两磁极间的间隙，使磁路的磁阻和磁通发生周期性变化，从而在线圈上感应出频率和幅值均与轴转速成比例的交流电压信号u0。 闪光测速法 （1）若已知被测转速范围，则将闪光频率从略大于n的高频逐渐下降，直到第一次出现不动的频闪像，则n=f； （2）若无法预知范围，则从低频上调，直至出现多重像； 工作原理: 敏感质量块感受加速度； 产生与之成正比的惯性力F＝ma； 再通过弹性元件把惯性力转变成应变、应力，或通过压电元件把惯性力转变成电荷量； 测量应变、应力或电荷来间接测量加速度。 常用速度传感器性能与特点  机械振动的测试 2.1 振动的分类 （1）从产生振动的方式来分： 自由振动：仅受初始条件（初始位移、初始速度）激励而引起的振动； 受迫振动：系统在持续外力激励下的振动。 （2）从振动的规律来分： 简谐振动 复合周期振动 瞬态振动 随机振动 （二） 复合周期振动 由两个或两个以上频率之比为有理数的简谐振动复合而成。 （三） 准周期振动 由频率比不全为有理数的简谐振动叠加而成。 （四） 瞬态振动、冲击 瞬态振动：在极短时间内仅持续几个周期的振动。 冲击是单个脉冲。 特点： 过程突然发生，持续时间短，能量很大。 通常由零到无限大的所有频率的谐波分量构成。 （五） 随机振动 不能用确定的数学式来描述其运动规律的振动。与一般的随机信号处理方法一样。 2.2 单自由度系统的受迫振动 1. 由作用在质量块上的力所引起的受迫振动 2.2 单自由度系统的受迫振动 设基础的绝对位移为x(t)，质量块m的绝对位移为y(t)，质量块M对基础的相对运动为(y-x)。其运动方程为： 第三节 振动的激励和激振器 根据第二章的讨论，如果知道了系统的输入（激励）和输出（响应），就可以求出系统的动态特性。振动系统测试就是求取系统动态特性的一种试验方法。 为了完成上述测试任务，测试系统包括下述三个主要部分： 激励部分 实现对被测系统的激励（输入），使系统发生振动。它主要由激励信号源、功率放大器和激振器组成。 拾振部分