速度、转速、加速度测量
实验20-机构运动参数测定实验
本测试系统测试结果不但可以由曲线形式输出，还可以直接打印出个点数值，克服了以往测试方法所在的须对记录曲线进行人工标定和数据处理，从而带来较大幅值和相位误差等问题。
一、实验目的
1．通过实验了解位移、速度、加速度、位移、角速度、角加速度测定方法。
2．通过实验初步了解“MEC—B机械动态参数测定试仪”即光电脉冲编码器、同步脉冲发生器（或称角度传感器）的基本原理，并掌握它们的使用方法。
3．通过实验曲线和理论曲线的比较，分析产生差异的原因，增加对速度、角速度、特别是加速度、角加速度的感性认识。
MEC—B机械动态参数测试仪由于采用微机及相应的外围设备，因此在数据处理的灵活性和结果显示、记录、打印的便利、清晰、直观等方面明显优于非微机化的同类仪器。另外，操作命令采用代码和专用键相结合，操作灵活方便，实验准备工作非常简单，并且在学生进行实验时稍作讲解学生即可使用。
3、光电脉冲编码器
1、灯泡2、聚光镜3、光电盘4、光拦板5、主轴
图20-6数字电路框图
图10-7输出波形
四、实验步骤
1.滑块位移、速度、加速度测量
(1)将PP—40四色绘图仪接入测试仪后板插座，打开CRT电源开关，启动面板电源开关，数码管显示“P”，适当调整CRT亮度与对比度。若环境温度超过30°C应打开风扇开关。
(2)调整同步脉冲发生器与分度盘位置，使分度盘插入同步脉冲发生器探头的槽内。拨动带轮使分度盘转动，探头上的绿色指示灯每转2°（即一个光栅）闪烁一次，而红灯每转一圈闪烁一次。9即分度盘上同步长光栅进入探头槽内红灯不亮，其余位置都亮）
电动机运行时速度、加速度、位移测量标准
电动机运行时速度、加速度、位移测量标准下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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速度转速加速度测量
kT z
N0
n 60 1 60k T zN 0
k为周期倍乘数1，10，100….
0 晶振周期
N为计数器计数值 Z为传感器细分数
（2）转速传感器
把被测物体的转速转换成电脉冲信号。
•光电式转速传感器 •磁电感应式转速传感器 •电涡流式转速传感器
1）光电式转速传感器
转轴每旋转一周，光敏元件就输出数目与白条纹数目 相同个电脉冲信号。
一般为12000－24000r/min
二自由度陀螺特性：
（1）当二自由度陀螺底座绕垂直于X轴，且与Z轴 成 角的轴以角速度 旋转时，则将有陀螺力矩Mg 作用于框架上，陀螺力矩Mg为：
Mg Hsin
（2）二自由度陀螺底座绕Z轴或X轴旋转，不会产 生陀螺力矩；
（3）如果外加力矩M绕X轴作用在陀螺上，则陀螺框
速度、转速、加速度 测量
2.角速度和线速度的相互转化。
vr
3. 利用物理参数测量：多普勒效应、流体力学 定律、电磁感应原理
4. 加速度积分法和位移微分法
5. 陀螺测速法
1、光束切断法
非接触式测量，测量精度较高。
图1 光束切断式速度测量
v L NT
2、相 关 法
原理：利用随机过程互相关函数确定运动时间的方法； 组成：两个相距为L的相同的传感器，如光电传感器、超 声波传感器、电涡流传感器等； 检测：表面粗糙度、表面缺陷、表面标记等； 处理：在测量条件基本相同的情况下，y(t)的波形和x(t) 是相似的，只是时间上推迟了t0(=L/v)，即要求出t0。
当物体向着观察点接近时，波长变短，频率变高；而远离观察点时，波 长变长，频率变低。这样通过频率的变化就能计算出卫星的高度、速度 和方位。若用此法连续测量，就可得到精确的卫星实际轨道数据。
dm 往复式机械 速度、加速度测量
实验步骤、 实验步骤、方法及注意事项
（1）检查接线 （2）接通仪器电源 （3）启动计算机，并双击桌面图标 DHDAS1307 （4）采样参数设定： （5）信号通道设定：
1-1压电传感器参数设定： 压电传感器 转速测量参数设定： 1-3转速测量
实验步骤、 实验步骤、方法及注意事项
实验步骤、 实验步骤、方法及注意事项
（1）检查接线 （2）接通仪器电源 （3）启动计算机，并双击桌面图标 DHDAS1307 （4）采样参数设定： （5）信号通道设定：
1-1压电传感器参数设定： 1-3转速测量参数设定：
（6）建立显示窗口：
信号选择： 光标选择：单光标 单光标 图形属性：
（7）清零： （8）转速显示： （9）测试：
测试数据记录& 测试数据记录&计算结果
转 速 n0 r /min.
Xi max
mm
Xi min
mm
vi max
mm/s
vi min
动态力学量测试教学系统
DH1307前面板 前面板
动态力学量测试系统
DH-1307后面板 后面板
测量框图
加速度 传感器
DH1307调理器
电荷输入
a（t）m/s2 v（t）m/s x（t）m
DH1307动态力学测试 教学系统
DH1307调速器 光栅 编码器
转速输入
n r/min
实验步骤、 实验步骤、方法及注意事项
1-1压电传感器参数设定： 1-3转速测量参数设定：
（6）建立显示窗口：
信号选择： 光标选择：单光标 单光标 图形属性：
（7）建立文件名 保存、清零： 建立文件名-保存、清零： 文件名 保存 （8）转速显示：
你了解转速测量的方法有哪些
你了解转速测量的方法有哪些转速测量是指用于测量旋转物体的转速或角速度的技术方法。
转速测量在多个领域中都有应用，例如机械工程、汽车工程、航空航天工程、电力系统以及实验室研究等。
下面是一些常用的转速测量方法：1.接触式转速测量方法：-机械接触式测速器：例如机械式测速表、机械式转速计等。
这些测速器通过与旋转物体直接接触，利用测速表盘或指针的转动来显示转速。
-磁电式接触式测速器：例如霍尔元件转速传感器。
这些测速器利用旋转物体上的磁铁或磁性标记，通过磁电感应原理将转速转换为电信号输出。
-光电接触式测速器：例如光电编码器。
这些测速器使用光电转换原理，通过旋转物体上的光栅或光轮，将转速转换为光脉冲信号输出。
2.非接触式转速测量方法：-光学测量方法：例如激光测速仪、光栅测速仪等。
这些测速仪利用光学传感技术，通过测量旋转物体上的光栅或标记点的位移或速度，间接计算出转速。
-声学测量方法：例如超声波传感器、声纳传感器等。
这些测速传感器利用声音的传播速度和频率来测量旋转物体的转速。
-电磁测量方法：例如感应电动机测速法。
这种方法利用旋转物体上的导体通过磁场感应产生的感应电动势来测量转速。
-震动测量方法：例如加速度计。
这些测速器通过测量旋转物体上的振动信号来计算转速。
3.数字转速测量方法：-频率计：通过统计旋转物体上标记点通过光电传感器或磁电传感器时产生的频率来计算转速。
-计数器：通过计算单位时间内旋转物体上的标记点通过光电传感器或磁电传感器的次数来计算转速。
-相位测量方法：通过测量标记点通过光电传感器或磁电传感器所产生的信号的相位差来计算转速。
上述转速测量方法各有其特点和适用范围。
在实际应用中需要根据具体情况选择适合的测量方法。
同时，还需要注意测量精度、响应速度、适用转速范围、环境要求等因素的考虑。
速度是怎么测量的
速度是怎么测量的速度是描述物体运动快慢的物理量之一，它可以通过测量物体在单位时间内所走过的距离来确定。
本文将介绍几种常见的速度测量方法，包括平均速度、瞬时速度和相对速度。
同时，还将探讨一些与速度测量相关的注意事项和实际应用。
一、平均速度平均速度是指物体在某段时间内移动的总距离与该时间段的总时长之比。
对于匀速直线运动的物体来说，平均速度可以通过简单的计算得出。
设物体在时间t1内移动了距离s1，在时间t2内移动了距离s2，则平均速度V可以用以下公式表示：V = (s2 - s1) / (t2 - t1)平均速度的单位通常是米每秒 (m/s) 或千米每小时 (km/h)。
二、瞬时速度瞬时速度是指物体在某一瞬间的速度，即物体在某个瞬间的短时间内所移动的距离与该时间段的时长之比。
在计算瞬时速度时，需要将时间间隔缩小到无限小，即取极限。
瞬时速度可以用以下公式表示：V = lim(t->0) Δs / Δt其中Δs表示物体移动的微小位移，Δt表示时间的微小变化。
三、相对速度相对速度是指两个物体之间的速度差，即一个物体相对于另一个物体的速度。
当两个物体在同一参考系中运动时，相对速度的计算较为简单；然而，当两个物体在不同参考系中运动时，需要考虑相对运动的方向和速度。
为了计算相对速度，可以用以下公式：Vr = V1 - V2其中Vr表示相对速度，V1表示物体1的速度，V2表示物体2的速度。
注意事项和实际应用在实际应用中，速度测量需要考虑一些因素，如测量仪器的精确度、环境条件的影响等。
为了准确测量速度，常用的方法包括使用测速仪器（如雷达测速仪）和观察运动物体的位置变化。
除了物理学领域，速度的概念在其他领域也有广泛应用。
例如，在交通管理中，测速仪器被用于测量车辆的速度，以便对违规驾驶进行监督和管理。
在运动员训练中，测定运动员的速度可以帮助教练员制定合理的训练计划。
此外，无人机、电动车等技术的发展也促进了对速度测量方法的不断探索和改进。
检测技术作业答案
第二章测试系统2-2 解释下列概念：频率特性、频响函数和工作频带解：频率特性是指测试系统反映出来的输出与输入幅值之比和两者之间相位差是输入频率的函数的特性。
频响函数是指系统稳态输出量的付立叶变换与输入量的付立叶变换之比。
（参见教材P11页）或者频响函数是指当测试系统的输入为正弦信号时，将该信号的输出与输入之比。
工作频带是指测试装置的适用频率范围，在该频率范围内，仪器装置的测试结果均能保证达到其它相关的性能指标。
（或P25工作频率范围）2-4 某动压力测量时，所采用的压电式压力传感器的灵敏度为90.0nC/MPa，将它与增益为0.005V/nC的电荷放大器相连，然后将其输出送入到一台笔式记录仪，记录仪的灵敏度为20mm/V，试计算系统的总灵敏度。
又当压力变化3.5MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量是多少？解：系统总灵敏度为：90.0×0.005×20=9mm/MPa当压力变化3.5MPa时，记录笔在记录纸上的偏移量为：3.5×9=31.5mm2-5 用某一阶装置测量频率为100Hz 的正弦信号，要求幅值误差限制在5%以内，问其时间常数应取多少？如果用具有该时间常数的同一装置测量频率为50Hz 的正弦信号，试问此时的幅值误差和相角差分别为多少？解：（1）根据一阶系统的幅频特性可知：%51)(111)(A 2≤-+=-τωω，即%5)(1112≤+-τω将Hz f ππω0022==代入上式，可解得：41023.5-⨯≤τ （2）用该装置测量频率为50Hz 的正弦信号时：013.01)(111)(A 2=-+=-τωω，故幅值差为1.3%相角差： 3.9)arctan()(-=-=τωωφ2-6 设用一个时间常数为1s .0=τ的一阶装置测量输入为t t t x 40sin 2.04sin )(+=的信号，试求其输出)(t y 的表达式。
设静态灵敏度K=1。
解：根据一阶系统的幅频特性2)(1K )(A τωω+=、相频特性)arctan()(τωωφ-=以及静态灵敏度K=1， 将数据代入，可得：)96.7540sin(048.0)8.214sin(93.0)4arctan 40sin(1712.0)4.0arctan 4sin(16.11)( -+-=-⋅+-=t t t t t y2-8 两环节的传递函数分别为)55.3/(1.5+s 和)4.1/(412n n 22n ωωω++s s ，试求串联后所组成装置的灵敏度。
第八章 速度、转速和加速度测量
皮托管的方向与流体方向不对准； 皮托管直径不为零，静压孔实际静压力降 低； 流体受皮托管的滞止，使滞止点上游的静 压力增大。
皮托管(Pitot Tube)测速装置
全静压管
静压孔距前端不小于8倍管径，可减小头部激波对静 压的影响；
静压孔上部4个，下部6个，两侧没有，可在大仰角 飞行时减小静压误差；
第八章 速度、转速和 加速度测量
王鹏 wang_peng@
天津大学精密仪器与光电子工程学院
第一节 概述
汽车、火车、轮船、飞机 等行驶速度、加速度的测 量，行驶姿态的测量
发动机、发电机等输出轴 转速的测量
轧制板材、带材、棒材、 管材等产品速度的测量
大型设备、工程中振动的 测量
在惯性导航中的应用
皮托管装置的结构坚固耐用，稳定可靠。
多普勒(Doppler)速度测量
多普勒效应
多普勒(Doppler)速度测量
多普勒速度测量
f0 c / i
fP
c v cos1 i
fs
c
v cos2 P
fs
(c
v cos2 )(c ci
v cos1)
c v(cos2 cos1)
fd
fs
f0
i
v(cos
时间位移计算测速法
空间滤波器测速法
利用可选择一定空间频率μ的空间滤波器件与被测物
体同步运动，然后在单位空间内测得相应的时间频
率f，求得运动体的运动速度。
v
f＝N／t0
L
μ＝N／L
v L /t0 N / f / N f /
皮托管(Pitot Tube)测速装置
理想不可压缩流体的伯努利方程
激光光纤Doppler血液流速测量
高中物理实验测量加速度的方法
高中物理实验测量加速度的方法在高中物理实验中，测量加速度是非常重要且常见的任务。
加速度是物体在单位时间内速度变化的量度，是许多力学问题的核心参数。
下面将介绍几种测量加速度的常用实验方法。
一、小球自由下落法小球自由下落法是一种简单且有效的测量加速度的方法。
实验中，我们首先准备一个光滑的竖直运动轨道，轨道上有两个固定的刻度标尺，标尺之间的距离为L。
然后，我们用一个计时器记录小球自由下落的时间t，从而可以测量出小球下落的平均速度v。
根据物理学中的公式，我们知道自由下落的加速度a等于2L/t²。
二、动态平衡法动态平衡法是一种常用的测量加速度的方法。
实验中，我们将一个适当质量的小球放置在一个水平运动的平衡轨道上，然后运用质量块、弹簧等装置，使小球保持在一个动态平衡状态。
在这种状态下，小球受到的重力和弹力等力的平衡所产生的加速度可以通过测量弹簧的伸长量或者质量块的位移来计算得出。
三、受力表面法受力表面法是一种常见的测量加速度的方法。
实验中，我们需要准备一个平滑的倾斜面，并在其上放置一个物体。
通过调整倾斜角度和测量物体在不同角度下的运动时间，可以计算得出物体在倾斜面上的加速度。
根据斜面倾角和物体的运动时间，我们可以应用运动学公式推导得出加速度的数值。
四、旋转实验法旋转实验法是测量加速度的一种特殊方法，适用于某些特殊的物理实验。
在旋转实验中，我们通过将物体固定在转速恒定的转盘上，然后观察物体所受到的向心加速度来测量加速度。
通过调整转速和测量物体的运动半径，可以计算出所需的加速度。
总结在高中物理实验中，测量加速度的方法多种多样。
无论是小球自由下落法、动态平衡法、受力表面法还是旋转实验法，都有其各自的适用场景和操作要点。
通过实验的设计和数据分析，我们可以准确测量出物体的加速度，并进一步应用于力学和动力学的研究中。
需要注意的是，在进行任何实验之前，我们应该保证实验环境的安全，正确使用实验器材，并严格遵守实验操作规程。
速度、加速度及振动检测l
（二）压电式加速度传感器
• S是弹簧，M是质块，B是基座，P是压电元件，R是夹持环。 • 在加速度计感受振动时，由弹簧压紧在压电元件上的重金
属质量块随之振动，其方向与振动加速度方向相反，产生 一惯性力，其大小由F=ma决定。惯性力作用在压电元件产 生电荷，电荷量正比于惯性力，亦即与被测加速度成正比， 经测量电路转换为电压信号输出。
转速测量-光电码盘
• A、B两个输出信号成90°相位差，而信号Z对每转一周只输出一个脉冲，作为 决定转角的原点。
• 反射式光电传感器：在被测 转轴上设有反射记号，由光 源发出的光线通过透镜和半 透膜入射到被测转轴上。转 轴转动时，反射记号对投射 光点的反射率发生变化。反 射率变大时，反射光线经透 镜投射到光敏元件上即发出 一个脉冲信号；反射率变小 时，光敏元件无信号。在一 定时间内对信号计数便可测 出转轴的转速值。
（2）加速度积分法和位移微分法
• 利用速度与加速度、位移的微分和积分关系，测得运动体的运动速度， 在振动测量中常用方法。
（3）线速度和角速度相互转换法
基于同一运动体上线位移和角位移在有固定关系原理。
(4）利用各种速度传感器，
• 将速度信号变换为电信号、光信号等易测信号。速度传感器法是最常 用的一种方法。多普勒测速仪、磁电速度传感器等。
在读标尺和曲线图时产生的人为误差，便于用 计算机处理。 最简单的数字式传感器是编码器(ADE) 角度数字编码器（码盘）或直线位移编码器（码尺） 原理分类：电触式、电容式、感应式和光电式等
（2）数字式转速传感器
• 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
• 振动是自然界中常见的物理现象，振动试验和监测是研究和解决工程实际技 术问题的重要手段。如机械设备振动、土木结构振动、运输工具振动、武器、 爆炸引起的冲击振动等。
转速测量方法
转速测量方法可以分为两类，一类是直接法，即直接观测机械或者电机的机械运动，测量特定时间内机械旋转的圈数，从而测出机械运动的转速；另一类是间接法，即测量由于机械转动导致其他物理量的变化，从这些物理量的变化与转速的关系来得到转速。
同时从测速仪是否与转轴接触又可分为接触式，非接触式。
目前国内外常用的测速方法有光电码盘测速法、霍尔元件测速法、离心式转速表测速法、测速发电机测速法、漏磁测速法、闪光测速法和振动测速法。
1．光电码盘测速法这是通过测出转速信号的频率或周期来测量电机转速的一种无接触测速法。
光电码盘安装在转子端轴上，随着电机的转动，光电码盘也跟着一起转动，如果有一个固定光源照射在码盘上，则可利用光敏元件来接受光，接收到光的次数就是码盘的编码数。
若编码数为l，测量时间为t，测量到的脉冲数为N，则转速n=(N/t*l)*60。
2．霍尔元件测速法利用霍尔开关元件测转速的。
霍尔开关元件内含稳压电路、霍尔电势发生器、放大器、施密特触发器和输出电路。
输出电平与TTL电平兼容，在电机转轴上装一个圆盘，圆盘上装若干对小磁钢，小磁钢越多，分辨率越高，霍尔开关固定在小磁钢附近，当电机转动时，每当一个小磁钢转过霍尔开关，霍尔开关便输出一个脉冲，计算出单位时间的脉冲数，即可确定旋转体的转速。
3．离心式测速法离心式转速表是利用物体旋转时产生的离心力来测量转速的。
当离心式转速表的转轴随被测物体转动时，离心器上的重物在惯性离心力作用下离开轴心，并通过传动系统带动指针回转。
当指针上的弹簧反作用力矩和惯性离心力矩相平衡时，指针停止在偏转后所指示的刻度值处，即为被测转速值。
这就是离心式转速表的原理。
测转速时，转速表的端头要插入电机转轴的中心孔内，转速表的轴要与电机的轴保持同心，否则易响准确读数。
4．测速发电机测转速利用直流发电机的电枢电动势E与发电机的转速成正比的这一关系测量转速。
测转速时，测速发电机连接到被测电机的轴端，将被测电机的机械转速变换为电压信号输出，在输出端接一个刻度以转速为单位的电压表，即可读出转速。
各种转速测试方案
各种转速测试方案转速测试是一种非常重要的测试方法，用于测量物体或系统旋转的速度。
它在各种领域中广泛应用，包括机械工程、汽车工业、电子设备和航空工业等。
下面将介绍几种常见的转速测试方案。
1.光电转速计：光电转速计是一种常用的转速测试仪器。
它利用探头上的光电传感器或磁电传感器来测量物体的旋转速度。
光电转速计的优点是测试结果准确，对不同形状和尺寸的物体适用，且测量范围广泛。
它适用于各种转速测试场景，包括机械轴承、电机驱动系统等。
2.振动传感器：振动传感器是一种通过测量物体的振动来推断旋转速度的测试方法。
它通常与特定的分析仪器配合使用，如频谱分析仪。
通过分析物体振动的频率和幅度，可以计算出物体的转速。
振动传感器适用于一些无法直接接触到物体表面进行测量的场景，如高速转子、大型机械设备等。
3.光栅尺：光栅尺是一种基于光学原理的转速测试方法。
它利用光栅片的周期性结构，通过测量光栅尺上的位移来计算出物体的旋转速度。
光栅尺的优点是测量精度高，适用于高速转动的物体。
它常用于机床、加工中心等工业领域。
4.频率计：频率计是一种将物体的旋转周期转换为频率的转速测试方法。
它通过计算单位时间内物体通过的旋转周期数来测量其转速。
频率计常用于电子设备和通信系统中，用于测量电机、发动机、电子时钟等的转速。
5.惯性测量装置：惯性测量装置是一种通过测量物体在转动过程中的惯性力来计算出转速的方法。
它通常由加速度传感器和陀螺仪等组成。
利用加速度传感器可以测量出物体在转动过程中的加速度变化，进而计算出物体的转速。
惯性测量装置广泛应用于航空航天领域，如导航系统、卫星定位等。
除了上述方法，还有一些其他的转速测试方案，如激光测距仪、旋涡流测试等。
这些方法根据不同的测试需求和场景选择使用。
例如，激光测距仪可以测量物体任意一个部位的移动距离，从而计算出转速；旋涡流测试则适用于大型涡轮机械设备的转速测量。
总之，转速测试是一项重要且广泛应用的测试方法。
选择合适的转速测试方案对于确保物体运行的安全性和稳定性至关重要。
速度与加速度的实验测量方法
速度与加速度的实验测量方法实验目的：本实验旨在通过测量物体在直线运动中的速度和加速度，探究速度与加速度之间的关系，并学习使用仪器对物体运动进行实验测量。
实验原理：1. 速度的定义：速度是物体在单位时间内所经过的距离与所用时间的比值，即v = Δx/Δt。
2. 加速度的定义：加速度是物体在单位时间内速度的改变量与时间的比值，即a = Δv/Δt。
3. 实验中常用的仪器及原理：- 移动器：用于给物体提供运动的力，例如滑轮组、弹簧等。
- 计时器：用于测量物体运动所用的时间，例如秒表、计算机等。
- 测距仪：用于测量物体运动的距离，例如尺子、测距仪等。
实验步骤：1. 准备实验装置：设置一个直线运动轨道，轨道上标有等距离的刻度。
2. 测量速度：a. 将一物体放在轨道起点，使其沿轨道匀速运动。
b. 使用计时器记录物体从起点到终点所经过的时间Δt。
c. 使用测距仪测量物体从起点到终点的距离Δx。
d. 根据速度的定义，计算物体在该段距离上的平均速度v = Δx/Δt。
3. 测量加速度：a. 将一物体放在轨道起点，使其沿轨道加速运动。
b. 使用计时器记录物体从起点到终点所经过的时间Δt。
c. 使用测距仪测量物体从起点到终点的距离Δx。
d. 根据加速度的定义，计算物体在该段距离上的平均加速度a =Δv/Δt，其中Δv为物体速度的变化量。
4. 数据处理：a. 将记录的时间和距离数据代入速度和加速度的计算公式，分别计算出每次实验的速度和加速度。
b. 计算出速度和加速度的平均值，以及相应的标准偏差，用于评估实验数据的可靠性和准确度。
实验注意事项：1. 实验过程中要保持轨道光滑，避免摩擦阻力的影响。
2. 在测量速度和加速度时要保持仪器的准确性，例如保持计时器的精度，使用合适的测距仪进行测量。
3. 进行多次实验，取平均值能提高实验结果的准确性。
实验结果与讨论：通过实验可以得到不同物体在不同力作用下的速度和加速度的测量值。
根据实验结果，可以绘制出速度与时间以及加速度与时间的变化曲线图。
速度和加速度传感器
速度和加速度传感器
速度、加速度测试有许多方法，可以使用直流测速机直接测量速度，也可 以通过检测位移换算出速度和加速度，还可以通过测试惯性力换算出加速度等。 下面介绍几种典型的测试方法。 1. 直流测速机速度检测
直流测速机是一种测速元件，实际上它就是一台微型的直流发电机。根据 定子磁极激磁方式的不同，直流测速机可分为电磁式和永磁式两种。如以电枢 的结构不同来分，有无槽电枢、有槽电枢、空心杯电枢和圆盘电枢等。近年来， 又出现了永磁式直线测速机。常用的为永磁式测速机。
的输入轴)上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成，如图3-15所
示。光源发生的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上。当缝隙圆盘随
被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同，因此圆盘每转
一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲，根据测量单位时间内的脉冲
数N，则可测出转速为
n
60 N Zt
式中 Z——圆盘上的缝隙数； n——转速(r／min)； t——测量时间(s)。
图 3-15 光电式转速传感器的结构原理图
图 3-16 应变式加速度传感器
一般取Zt=60×10 m (m＝0，1，2，…)，利用两组缝隙间距W相
同，位置相差（i／2+1／4）W（i＝0，1，2，…）的指示缝隙和两个光
直流测速机的特点是输出斜率大、线性好，但由于有电刷和换向器 ，构造和维护比较复杂，摩擦转矩较大。
直流测速机在机电控制系统中，主要用作测速和校正元件。在使用 中，为了提高检测灵敏度，尽可能把它直接连接到电机轴上。有的电机 本身就已安装了测速机。
2. 光电式转速传感器
光电式转速传感器是一种角位移传感器，由装在被测轴(或与被测轴相连接
振动测量参数的选择
振动测量参数的选择⼀、振动测量参数的选择位移：适⽤于低频范围，转速在1500转/分以下的机组,速度：适⽤于中频段，转速在1500——10000转/分范围内的机组、加速度：适⽤于⾼频段，转速在10000转/分以上的机组现在⼀般采⽤速度标准，1、位移：反映质点的位能，可监测位能对设备部件的破坏。
2、速度：反映质点的动能，可监测动能对设备部件的破坏。
3、加速度：反映质点的受⼒情况受，可监测振源的冲击⼒对设备的破坏程度。
振动的表征参数－峰值（单峰值）、峰－峰值及有效值。
对于位移，⼀般选峰－峰值作为表征参数；加速度选择峰值，速度选择有效值作为表征参数。
⼆、测点选择1、尽量靠近轴承2、尽量在垂直、⽔平、轴向三个⽅向上设置测点3、给测点位置作好记号，以保证测量数值的稳定性和可⽐性4、必要时可将设备表⾯进⾏处理三、测试中应注意的⼏个问题1、在测试同⼀设备、同⼀测点和同⼀参数量时，应选择同⼀种测试仪器，并在同⼀状态下、同⼀频带下进⾏测试。
2、检查测试设备的安装情况，应保证测点设备与测试仪器不产⽣共振。
3、测量径向振动时，传感器应相对于被测设备轴径向安装；测量轴向振动时，应相对于被测轴平⾏安装。
4、应考虑测试现场周围的电场、磁场以及外界环境对传感器和仪器本⾝的影响。
⼀、振动基础理论1．1 振动形式的描述机械设备总是不可避免的会产⽣振动，过⼤的振动是有害的，除⾮为了特殊的⽬的，如振动给料机、磨煤机等。
为了说明振动的特点，采⽤了多种描述⽅式。
1、时域描述有两种形式，即振动波形和轴⼼运动轨迹。
可直观了解振动随时间的变化情况，以及转轴在轴承中的横向运动情况，粗略估量振动平稳与否及对称程度。
2、频域描述将振动幅值、相位、能量情况按频率排列，有利于反映故障原因。
3、幅域描述现场主要采⽤峰值、峰－峰值、有效值等概念反映振动幅值的⼤⼩，其中⼜有位移、速度、加速度等不同振动量之分。
位移峰－峰值主要考核设备间隙的安全性。
速度有效值⽤以反映振动能量的⼤⼩或破坏能⼒，是判断振动状态的主要指标。
速度及加速度检测—磁电式速度传感器
自动检测技术
2）温度误差 当温度变化时，式（5-7）中右边三项都不为零，
对铜线而言每摄氏度变
化量为dL/L≈0.157×10-4，
dR/R≈0.43×10-2，dB/B每摄氏度的变化量取决于永久磁铁的
磁性材料。对铝镍钴永久磁合金，dB/B≈-0.02×10-2，这样由
式（5-7）可得近似值：
这一数值是很可观的，所以需要进行温度补偿。补偿通常采 用热磁分流器。热磁分流器由具有很大负温度系数的特殊磁性材 料做成。它在正常工作温度下已将空气隙磁通分路掉一小部分。
自动检测技术
磁电式传感器的工作原理是基于法拉第电磁感应 原理。当匝数为N的线圈在磁场中运动而切割磁力 线，或通过闭合线圈的磁通量ф发生变化时，线 圈中将产生感应电势e
e N d
dt
磁电式传感器的分类
按工作原理不同，磁电感应式传感器可分为恒定磁通式 和变磁通式，即动圈式传感器和磁阻式传感器。
变磁通 式
三、 磁电感应式传感器测量电路
自动检测技术
图5-4 磁电感应式传感器测量电路方框图 磁电式传感器直接输出感应电动势，且传感器通常具有
较高的灵敏度，不需要高增益放大器。但磁电式传感器是速 度传感器，若要获取被测位移或加速度信号，则需要配用积 分或微分电路。图5-4为一般测量电路方框图。
自动检测技术Leabharlann 产生磁场的永久磁铁和线圈都固定
不动，通过磁通Φ的变化产生感应 电动势e。常用于角速度的测量。
恒磁通 式
工作气隙中的磁通保持不变，线圈 相对永久磁铁运动，并切割磁力线 而产生感应电势。
自动检测技术
动圈式磁电感应式传感器可以分为线速度型 和角速度型
自动检测技术
磁电式转速传感器根据磁路的不同，分成开磁路 式和闭磁路式两种。
测量速度的18种方法
测量速度的18种方法新课程改革的推进和高考改革的不断深入，高考命题更加注重新课程理念的领航作用，“考试内容要实现与高中新课程内容的衔接，进一步贴近时代、贴近社会、贴近考生实际，注重对考生运用所学知识分析问题、解决问题能力的考查。
”这是适应新课程改革的新考试观的核心内容，这更是新高考的命题方向。
从近年高考命题来看，试题越来越体现这一新考试观的核心内容。
而这一类问题的选材灵活，立意独特新颖，要求考生能从物理情境中研究对象和物理过程，建立物理模型，利用相应的规律来解决实际问题。
速度是描述物体运动快慢的物理量，在日常生活、社会实践和科学实验中，需要对某些物体的速度进行测量，如交通车辆的速度，子弹的速度，流体的流速，声、光的传播速度等等，那么速度测量方法有几种方法呢？笔者对此作了归纳总结如下，以培养学生创造性思维和发散性思维能力。
1.利用计时器测速度利用电磁打点计时器（电火花计时器）在与运动物体相连的纸带上打点（孔）以记录运动物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出纸带某点与相邻点（计数点）间的距离，利用计算得出匀变速直线运动物体的速度。
例1（09·广东理基卷 -18）“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁式打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如图1所示的纸带。
图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是A．实验时应先放开纸带再接通电源B．(S6一S1)等于(S2一S1)的6倍C．从纸带可求出计数点B对应的速率D．相邻两个计数点间的时间间隔为0．02s解析：在“研究匀变速直线运动”的实验中,实验时应先接通电源再放开纸带,A错.根据相等的时间间隔内通过的位移有 ,可知(S6一S1)等于(S2一S1)的5倍,B错.根据B点为A与C的中间时刻点有 ,C对.由于相邻的计数点之间还有4个点没有画出,所以时间间隔为0.1s,D 错.点评：利用方法测定匀变速直线运动物体的速度在力学实验中经常用到，提醒考生要掌握此方法。
动车组检测与故障诊断第五讲速度、转速、加速度测量
周期法测转速
与频率／数字转换电路不同，其特点是通过对被测信号进 行分频来提供计数时间，而计数器是对晶体振荡器的输出 信号脉冲进行计数。这里用被测周期T来控制闸门，填充 时间0进入计数器计数N。为了提高周期测量的准确度， 通过将周期信号分频，使被测量的周期得到倍乘。故被测 量的转速n为
KT z
N 0
n 60N zt
式中，z为旋转体每转一转传感器发出的电脉冲信 号数；t为采样时间(s)。
时基电路的功能是提供时间基准(又称为时标)， 它由晶体振荡器和分频器电路组成。振荡器输出 的标准频率信号经放大整形和分频后，产生出以 脉冲宽度形式表示的时间基准，
t 2n1 fv
来控制计数门(其中fv振荡器的输出频率，n为分 频数
(1) 相关法;
v s t
(2) 空间滤波器法
2. 角速度和线速度的相互转化。
v r
3. 利用物理参数测量：多普勒效应、流体力学定 律、电磁感应原理
4. 加速度积分法和位移微分法
光束切断法
光束切断法检测速度适合于定尺寸材料的速度检测。这 是一种非接触式测量，测量精度较高。 图2所示它是由两个固定距离为L的检测器实现速度检测的。 检测器由光源和光接收元件构成。被测物体以速度v行进时， 它的前端在通过第一个检测器的时刻，由于物体遮断光线而 产生输出信号，由这信号驱动脉冲计数器，计数器计数至物 体到达第二个检测器时刻．检测器发出停止脉冲计数。由检 测器间距L和计数脉冲的周期T、个数N，可求出物体的行进 速度。
数字式转速测量系统由频率式转速传感器、数字 转换电路和数字显示器等部分组成。首先由传感 器把转速转变成频率信号，再通过测量信号的频 率或周期来测量转速。
（2）转速传感器
把被测转速转换成脉冲信号。
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3. 利用物理参数测量：多普勒效应、流体 力学定律、电磁感应原理
4. 加速度积分法和位移微分法
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4
光束切断法
光束切断法检测速度适合于定尺寸材料的速度检 测。这是一种非接触式测量，测量精度较高。
图2所示它是由两个固定距离为L的检测器实现速度 检测的。检测器由光源和光接收元件构成。被测物体 以速度v行进时，它的前端在通过第一个检测器的时 刻，由于物体遮断光线而产生输出信号，由这信号驱 动脉冲计数器，计数器计数至物体到达第二个检测器 时刻．检测器发出停止脉冲计数。由检测器间距L和 计数脉冲的周期T、个数N，可求出物体的行进速度。
理想不可压缩流体在重力场中作定常流动时，具有三 种形式的能量：位势能、压力势能和动能，在流线上 任何一处三者能量之和保持恒定。
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11
V2,p2
V1,p1
z2
z1
1.势能（Potential energy）: mgz1, mgz2，Permass:
gz1, gz2
2.动能（Kinetic energy）:
测量原理：
1. 物体运动的线速度可以从物体在一定时间内移动
的距离或者从物体移动一定距离所需的时间求得，
这种方法只能求某段距离或时间的平均速度。越
越小，越接近瞬时速度。
v s
(1) 相关法;
t
(2) 空间滤波器法
N L
fN t0
v L N f f
t0 N
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3
2. 角速度和线速度的相互转化。
速度、转速、加速度测 量
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1
速度测量
速度 测量
线速度测量（m/s，km/h)
角速度测量(rad/s) （转速测量(转/分）
Linear Velocity Rotary speed：revolutions per minute (r.p.m.)
Angular Velocity
2n
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2
图4多普勒效应原理
K i表 示 平 行 于 入 射 光 波 矢 量 的 单 位 矢 量 ； K s表 示 平 行 于 散 射 光 波 矢 量 的 单 位 矢 量
若 P 点 以 速 度 v k i远 离 光 源 ， 则 对 P 点 来 说 入 射 光 的 视 在 频 率 为 (：Apparent frequency)
皮托管头部和支杆对流场的影整理响ppt
17
2、皮托管偏离特性的影响
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结论： 皮托管方 向要正对 流体流向。
18
3、流体压缩性影响
马 赫 数 M 1时
pv
(1
)
v2 2
空气高速流
为
空
气
压
缩
性
修
正
量
；
=
M2 4
M2 40
动时，如果 不进行压缩
M 1时
性影响的修
pv
(1
')
v2 2
1 2
m
v12
1 2
m
v22
Permass:
1 2
v 12
1 2
v 22
3.压力能（Pressure energy）:
Workdone＝force×distance=
pA
m
A
mp
Permass: p 1
p2
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12
（二） 皮托管的结构
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13
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14
g zA1 2v 1 2p sg zA1 2v2 2p t 皮托管测速原理图
' 2 3 8 M 5 1 .4 3 1 ( 7 M 2 1) 2.5 M 2
正，将会产 生10%左右 的测量误差。
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多普测速
▪ 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存在 差别的现象称为光学多普勒效应，是奥地利 学者多普勒于1842年发现的。
1 2
v12
ps
1 2
v22
pt
v2 0
v1
2( pt ps)
pt 全 压
ps 静 压
pt
ps
1 2
v12
动压
动压(Pv) ＋静压(Ps)＝全压（Pt)
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15
修正后的流速公式：
v
2
(
pt
ps )
为皮托管系数，由实验标定。 一般在0.99～1.01之间。
皮托管是测量流体速度的主要工具之一,广泛用于
▪ 当单色光束入射到运动体上某点时，光波在 该点被运动体散射，散射光频率与入射光频 率相比，产生了正比于物体运动速度的频率 偏移，称为多普勒频移。
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20
ki
ks P
P静 止 时 ， 入 射 光 频 率 为 ： f0 = c / λ i, c为 光 速 ， i为 入 射 光 波 波 长 。
f p = ( c - v ki ) / λi， c - v k i入 射 波 相 对 于 P 点 的 速 度
对光电探测器来说，散射光视在波长、频率分别为：
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7
图3 相关测速原理图
y(t)x(tt0)
Rxy()T li m T 10Tx(t)y(t)dtlimT 10Tx(tt0)x(t)dt T
Rx(t0)
其物理含义是x(t)延迟to后成x(t－t0)，其波形将和y（t） 几乎重叠，因此互相关值有最大值。
接触辊法
接触辊式速度检测法是应用最广泛的一种方法。如图1所 示把旋转辊轮（测量辊）接触在行进的物体上，被测物体 以速度v行进并带动测量辊转动．由测量辊的转速和周长 求得物体的行进速度。
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5
图2 光束切断式速度测量
v L NT
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6
相关法
相关法检测线速度，是利用随机过程互相关函数 的方法进行的，其原理如图3所示。被测物体以 速度V行进，在靠近行进物体处安装两个相距L 相同的传感器（如光电传感器、超声波传感器 等）。传感器检测易于从被测物体上检测到的 参量(如表面粗糙度、表面缺陷等），当随机过 程是平稳随机过程时，y(t)的波形和x（t)是相似 的，只是时间上推迟了t0(=L/v)，即
船舶和飞行体的测速。在测量时，只要把皮托管
对准流体流动的方向，使内管顶端（滞止点）能
感受全压力 pt，而具有静压孔的外管感受静压力
ps。
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（三） 测量误差分析
1、皮托管的形状影响
总压孔直径：d=0.5D 静压孔直径：d1=0.12D 静压孔距端部距离：3~4D 静压孔离支杆距离：8~10D
vr
图1 接触辊式速度测量
•可用于生产过程中的塑料板带、布、钢板带等速度检测。
•注意测量辊与被测物之间的滑移所造成的测量误差。
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皮托管测速法
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相关概念
▪ 我们把没有粘性的流体称为理想流体． ▪ 理想不可压缩流体的伯努利方程（能量方程）
(Benoulli’s Equation)