第七章机械量的测量.pptx
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机械测试测量的基础知识(PPT38页)
由上可见，某个间接未知量的测量误差，随测量方法的不同而不同，因此 如何采用最佳的测量方案，是试验设计需要解决的一个问题
举例
①测圆柱体的体积 ②测运动物体的动能
0.2 测量的基础知识
五、要使测量具有普遍科学意义的条件 1、作比较的标准必须是精确已知的，得到公认的；
2、进行比较的测量系统必须工作稳定，经得起检验
0.2 测量的基础知识
测量误差与数据处理
主要内容：
1 误差的基本概念
测量误差的来源 误差的分类
2 随机误差分析 3 误差的传递 4 测量数据的处理
出，并且予以消除或加以修正。
修正值= - 误差值
3、粗大误差： 明显不符合测量结果的误差，或超出规定条件下预计
的误差。 发现后剔除，或测量数据作废。
0.2 测量的基础知识
5 测量精度
精度：泛指测量结果的可信程度。测量结果与真值的吻 合程度，与误差相对的概念。精度 误差
1）精密度：重复测量时，测量结果的分散性 表示测量结果中随机误差的大小的程度。
n
σ越小，分布曲线越陡，小误差出现的概率越大。
c
1 1.96
2
2.58 3
P()
p 0.6827 0.95 0.9545 0.99 0.9973
其中，c为置信系数，cσ称为置信限， 0
±cσ置信区间，p为置信度。
0.2 测量的基础知识
2.计算方法：
由于真值未知，绝对误差不可求，
用残差v 代替：vi xi x
ln y ln x1 ln x2 ln x3
y
n i 1
ln xi
yxi
1 x1
x1
1 x2
x2
1 x3
机械量测量之位移测量与转速测量PPT课件( 74页)
第七章 机械量测量
机械量测量
• 机械量测量主要包括位移（线位移及角位移）测量 • 速度（转速）及加速度测量、 • 机械振动测量、 • 力和力矩的测量。 • 有关力的测量内容已作了介绍。
主要内容
1 位移测量（电涡流） 2 转速测量（霍尔方式）
主要内容
1 位移测量（电涡流） 2 转速测量（霍尔方式）
由显示仪器显示制动力矩的大小。
DWS系列电涡流测功器
• 该电流与产生它的磁场相互作用形成与原动机反向的制动 力矩，使架于摆动轴承上的电枢体摆动，
• 通过力臂将力矩传给拉压传感器一拉力，测量出力矩大小。 • 原动机的功率全部被测功器吸收转变为电涡流，并转化为
热能，由冷却水带走。
电涡流测功器的基本工作原理是：
对灵敏度的影响则相反。 2.被测体的大小也会影响到灵敏度，若被测体为平面，
在电涡流环的直径等于线圈直径处的电涡流密度最大； 在电涡流直径为线圈直径的1.8倍处，电涡流密度已衰 减为最大值的5%。为了充分利用电涡流效应，被测体 环的半径不应小于线圈外半径的1.8倍。
高频反射式
• 德国米铱测试技术公司开发生 产的multiNCDT100非接触电涡 流位移传感器。
除了测位移和厚度外的重大应用：涡流探伤
DWS系列电涡流测功器
• 利用 励磁线圈的定子，与转子 相对运动时，产生涡流。在电 磁作用下，实现制动功能。
• 此时，吸收功率发热，需要水 内冷却热平衡。
• 它适用于对发动机及各种动力 机有效功率，转矩测定和性能 试验，并可对齿轮箱、油泵、 油嘴、调速器等内燃机附件作 负荷下的磨损试验和性能测定 试验。
几年以后发现
在非均匀强磁场中 运动的铜盘中有电 流存在。
1831年
机械量测量
• 机械量测量主要包括位移（线位移及角位移）测量 • 速度（转速）及加速度测量、 • 机械振动测量、 • 力和力矩的测量。 • 有关力的测量内容已作了介绍。
主要内容
1 位移测量（电涡流） 2 转速测量（霍尔方式）
主要内容
1 位移测量（电涡流） 2 转速测量（霍尔方式）
由显示仪器显示制动力矩的大小。
DWS系列电涡流测功器
• 该电流与产生它的磁场相互作用形成与原动机反向的制动 力矩，使架于摆动轴承上的电枢体摆动，
• 通过力臂将力矩传给拉压传感器一拉力，测量出力矩大小。 • 原动机的功率全部被测功器吸收转变为电涡流，并转化为
热能，由冷却水带走。
电涡流测功器的基本工作原理是：
对灵敏度的影响则相反。 2.被测体的大小也会影响到灵敏度，若被测体为平面，
在电涡流环的直径等于线圈直径处的电涡流密度最大； 在电涡流直径为线圈直径的1.8倍处，电涡流密度已衰 减为最大值的5%。为了充分利用电涡流效应，被测体 环的半径不应小于线圈外半径的1.8倍。
高频反射式
• 德国米铱测试技术公司开发生 产的multiNCDT100非接触电涡 流位移传感器。
除了测位移和厚度外的重大应用：涡流探伤
DWS系列电涡流测功器
• 利用 励磁线圈的定子，与转子 相对运动时，产生涡流。在电 磁作用下，实现制动功能。
• 此时，吸收功率发热，需要水 内冷却热平衡。
• 它适用于对发动机及各种动力 机有效功率，转矩测定和性能 试验，并可对齿轮箱、油泵、 油嘴、调速器等内燃机附件作 负荷下的磨损试验和性能测定 试验。
几年以后发现
在非均匀强磁场中 运动的铜盘中有电 流存在。
1831年
机械量测量PPT学习教案
第22页/共37页
6.2位移测量仪表
D图像传感器 它分为线阵CCD和面阵CCD两种， 前者用于尺寸和位移的测量，后者 用于平面图形、文字的传递。
目前面阵CCD已作为固态摄像器用 于可视电话和闭第23路页/共3电7页 视的监控等。
6.2位移测量仪表
5.光纤位移传感器
第24页/共37页
6.3厚度测量仪表
光电元件输出：
亮区 --- “1” ; 暗区 --- “0”
信号组合 --- 编码数字量 --- 转角大小
绝对测量 --- 固定的数字码 （不需要基准
）
第31页/共37页
② 编码码制： 二进制码 有权码
格雷码（循环 码）
对称性，无权码
直观，易于后续电路和计算机处理 。 多位码同时动作→同步误差→错码
离心式转 速表原 理图
第29页/共37页
6.4转速测量仪表
2.光电码盘转速检测法
光学码盘式传感器 --- 用光电方法将被测角位移转化成数字电信号
特 点 ： 高 精 度、高 分辨力 、可靠 性好
1 --- 光源；2 --- 柱面镜；3 --- 码盘；4 --- 狭缝；5 --- 元件 ① 原理：平行光源→码盘→ 光电第3元0页件/共→37电页信号输出
码盘：光学玻璃，透光/不透光（同心码道）→ 照相腐蚀
要求：分度准确（工艺）、 阴暗交替边缘陡峭（工艺、材质）
光源：LED → 光学系统 → 平行光 → 投影精确 光电元件：硅光电池，光电晶体管
码道：位数→每个码道对应一个光电元件→分辨率
角度分辨率： α=360º/2n n-码道数（位数）
1" --- 20/21位
电感式位移传感器是把被测工件的 微小位移变化转变成电感L的变化 来实现非电量电第6页测/共3的7页 一种装置。
6.2位移测量仪表
D图像传感器 它分为线阵CCD和面阵CCD两种， 前者用于尺寸和位移的测量，后者 用于平面图形、文字的传递。
目前面阵CCD已作为固态摄像器用 于可视电话和闭第23路页/共3电7页 视的监控等。
6.2位移测量仪表
5.光纤位移传感器
第24页/共37页
6.3厚度测量仪表
光电元件输出：
亮区 --- “1” ; 暗区 --- “0”
信号组合 --- 编码数字量 --- 转角大小
绝对测量 --- 固定的数字码 （不需要基准
）
第31页/共37页
② 编码码制： 二进制码 有权码
格雷码（循环 码）
对称性，无权码
直观，易于后续电路和计算机处理 。 多位码同时动作→同步误差→错码
离心式转 速表原 理图
第29页/共37页
6.4转速测量仪表
2.光电码盘转速检测法
光学码盘式传感器 --- 用光电方法将被测角位移转化成数字电信号
特 点 ： 高 精 度、高 分辨力 、可靠 性好
1 --- 光源；2 --- 柱面镜；3 --- 码盘；4 --- 狭缝；5 --- 元件 ① 原理：平行光源→码盘→ 光电第3元0页件/共→37电页信号输出
码盘：光学玻璃，透光/不透光（同心码道）→ 照相腐蚀
要求：分度准确（工艺）、 阴暗交替边缘陡峭（工艺、材质）
光源：LED → 光学系统 → 平行光 → 投影精确 光电元件：硅光电池，光电晶体管
码道：位数→每个码道对应一个光电元件→分辨率
角度分辨率： α=360º/2n n-码道数（位数）
1" --- 20/21位
电感式位移传感器是把被测工件的 微小位移变化转变成电感L的变化 来实现非电量电第6页测/共3的7页 一种装置。
机械量检测及仪表ppt课件
机组高、中、低压缸缸（差）胀示意 1-推力轴承-转子死点；2—差胀装置；3—内汽缸死点；4—外 汽缸死点；5—支持轴承；6—缸胀装置；HP —高压汽缸；IP— 中压汽缸； LP-1、2—低压汽缸1和低压汽缸2
第二节 振动测量
振动是经常发生的一种物理现象。机械振动在很多 情况下总是有害的，它使机器的零部件加快失效，破坏机 器的正常工作，降低设备的使用寿命，甚至导致机器部件 损坏而产生事故。
间为被测信号的周期Tx，而晶振信号经整形后直接输
入门控电路，相当于被测信号。不难理解，计数器的
记数值为N时，被测周期Tx为
Tx
N fc
NTc
式大中于预定f c的,—T报c—警晶周体期振时荡，器说的明振汽荡轮频机率的和转周速期很。低当，转为速了传防感止器大发轴出弯的曲脉，冲需周启期动
盘车装置。因此，控制电路将使报警继电器动作。
移量 。x 其比例常数取决于原绕组端电压、电感、耦合系数、
绕组匝数、气隙导磁率、磁通面积及绕组尺寸等。公式中负号 表示感应电动势方向与原电压方向相反。 三、位移测量应用举例 1. 汽轮机轴向位移的测量 为了监视汽轮机推力轴承的工作状况，一般在推力瓦上装有温 度测点（回油温度计），再有，在转子凸缘处装上 型铁芯或 高频涡流位移检测装置，以测取运行中的实际轴向位移量。
汽轮发电机正常运行时，轴向位移量为0.381～ 2.1593m00MmW；超过以上范围，且在0.254～2.268 mm范围之 内，则必须减负荷运行；最后若超出0.254～2.268 mm范围， 则应停机跳闸保护。
2.机组热膨胀的测量 测量缸胀或差胀的传感器可以用 型铁芯传感器、高 频涡流传感器或线性变化差动变压器。
第一节 位移测量
测量位移的传感器种类很多，工作原理各不相同。 目前火电厂中测量位移常使用的传感器有电涡流式传 感器和线性变化差动变压器式传感器。
第二节 振动测量
振动是经常发生的一种物理现象。机械振动在很多 情况下总是有害的，它使机器的零部件加快失效，破坏机 器的正常工作，降低设备的使用寿命，甚至导致机器部件 损坏而产生事故。
间为被测信号的周期Tx，而晶振信号经整形后直接输
入门控电路，相当于被测信号。不难理解，计数器的
记数值为N时，被测周期Tx为
Tx
N fc
NTc
式大中于预定f c的,—T报c—警晶周体期振时荡，器说的明振汽荡轮频机率的和转周速期很。低当，转为速了传防感止器大发轴出弯的曲脉，冲需周启期动
盘车装置。因此，控制电路将使报警继电器动作。
移量 。x 其比例常数取决于原绕组端电压、电感、耦合系数、
绕组匝数、气隙导磁率、磁通面积及绕组尺寸等。公式中负号 表示感应电动势方向与原电压方向相反。 三、位移测量应用举例 1. 汽轮机轴向位移的测量 为了监视汽轮机推力轴承的工作状况，一般在推力瓦上装有温 度测点（回油温度计），再有，在转子凸缘处装上 型铁芯或 高频涡流位移检测装置，以测取运行中的实际轴向位移量。
汽轮发电机正常运行时，轴向位移量为0.381～ 2.1593m00MmW；超过以上范围，且在0.254～2.268 mm范围之 内，则必须减负荷运行；最后若超出0.254～2.268 mm范围， 则应停机跳闸保护。
2.机组热膨胀的测量 测量缸胀或差胀的传感器可以用 型铁芯传感器、高 频涡流传感器或线性变化差动变压器。
第一节 位移测量
测量位移的传感器种类很多，工作原理各不相同。 目前火电厂中测量位移常使用的传感器有电涡流式传 感器和线性变化差动变压器式传感器。
机械测量(培训教材)模板PPT课件
.
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2、刻度原理
刻度：① 固定套筒最小刻度间隔：1格 = 0.5mm ② 微分套筒最小刻度间隔：1格 = 0.005mm
（微分套筒旋转一周，测杆轴向位移为0.5mm，即：固定套筒刻度1格）
1mm
0.005mm
0.5mm
45
10
5
0
1mm
5
.
22
3、读数方法
以微分套筒的基准线为基准读取左边固定套筒毫米数和半毫米数， 再以固定套筒基准线读取微分套筒刻度线上与基准线对齐的刻度，即 为微分套筒刻度值，将固定套筒刻度值与微分套筒刻度值相加，即为 测量值。
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6、游标卡尺读数原理
把49mm，50等分，每等分是0.98mm
0
1
2 49mm 3
4
5
0
1
2
0
1mm a
3
4 50格5
6
7
8
9
0
I=a-b=1mm - 0.98mm = 0.02mm（读取刻度间隔）
主尺
b
0.98mm
游尺
0
1
设主尺的每格宽度为a,游尺的每格宽度为b,I为分度值,n为游标的刻线格数。
当主尺（2N一1）格的长度正好等于游标N格时，游标的分度值 i为主尺2格
的宽度与游标尺1格的完之差。即I=2a-b
主尺
游尺
刻度间隔(a)mm 刻度间隔(b)mm
1
1.9
1
1.95
i 分度值
特点 = (2a-b)mm
0.1
把19mm分成10等分=1.9mm
0.05
把39mm分成20等分=1.95mm
.
量爪 划线针
机械零件测绘 ppt课件
用内、外卡钳测壁厚
用直尺测深度、壁厚
B
X A
(b) X=A-B
用外卡钳和直尺测壁厚
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5、测量孔距
D D1 D0
d
D ＝ D 0＝ D 1＋ d
用内、外卡钳测孔距
D2
A
D 1
L
L＝ A＋
D1 2
＋
D2 2
用直尺测孔距
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6、测量中心高
H
D1 H
d
D
H=A+D/2
A
用直尺、卡钳测中心高
（4）注写技术要求,确定零件的材料、及热处理等要求。 （5）最后检查、修改全图并填写标题栏，完成草图。
零件草图包含了零件图的所有内容。
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例：目测徒手画拨杆零件草图
（1）布图（画中心线、对称中 心线及主要基准线）
（2）画各视图的主要部分
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（3） 取剖视、画出全部视图， 并画出尺寸界线、尺寸线。
图的依据。
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3.拆卸零件
（分清哪些是标准件）
压紧螺母10 轴套9 右端盖7
键14
传动齿轮轴3
销4 垫片5
左端盖1
齿轮轴2
泵体6
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螺钉15
螺母13 垫圈12
传动齿轮11
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4.画零件草图
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5.画装配图
(1)确定图幅
根据部件的大小，视图数量, 确定画图的比例、 图幅大小，画出图框，留出标题栏和明细栏的位置。
（５）根据装配示意图和零件草图画出装配图。
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《机械量测量》PPT课件
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6.4转速测量仪表 2.光电码盘转速检测法
光学码盘式传感器 --- 用光电方法将被测角位移转化成数字电信号
特点：高精度、高分辨力、可靠性好
1 --- 光源；2 --- 柱面镜；3 --- 码盘；4 --- 狭缝；5 --- 元件
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(3) 光栅传感器特点
①精度高：测长±(0.2+2×10-6L)μm，测角±0.1″ ②量程大：透射式---光栅尺长（米），反射式---几十米 ③响应快：可用于动态测量 ④增量式：增量码测量 → 计数 断电→数据消失 ⑤要求高：对环境要求高→温度、湿度、灰尘、振动、移动 精度 ⑥成本高：电路复杂
特例：当 =0, w1=w2 → B= → 光闸莫尔条纹 当 =0, w1≠w2 → 纵向莫尔条纹
莫尔条纹
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莫尔条纹特性： 方向性：垂直于角平分线，当夹角很小时 → 与光栅移动方向垂直 同步性：光栅移动一个栅距 → 莫尔条纹移动一个间距一方向对应 放大性：夹角θ很小 → B>>W → 光学放大 → 提高灵敏度 可调性：夹角θ↓→ 条纹间距B↑ → 灵活 准确性：大量刻线 → 误差平均效应 → 克服个别/局部误差 → 提高精度
ppt课件
8
6.2位移测量仪表
3.光栅传感器 光栅传感器是新型的高精度、大位移、数字式位移传 感器。
在长度和角度测量中应用的光栅，常称为计量光栅。 计量光栅根据光栅走向分为透射光栅和反射光栅两种 ；根据刻线型式又可分为黑白光栅和相位光栅两种； 根据形状和用途分为长光栅和圆光栅两种。
常用机械量的测量原理和测量方法
常用机械量的测量原理和测量方法下载提示：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。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!常用机械量的测量原理和测量方法在工程领域，机械量的测量是一项基础而重要的任务。
机械测量(培训教材)-机械测量(培训教材)
4
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0
1
2
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I=a-b=1mm - 0.98mm = 0.02mm（读取刻度间隔）
主尺
b
0.98mm
游尺
0
1
设主尺的每格宽度为a,游尺的每格宽度为b,I为分度值,n为游标的刻线格数。
当主尺（N一1）格的长度正好等于游标N格时，游标的分度值I为主尺每格
的宽度与游标尺每格的宽度之差。即I=a-b
保护帽
小刻度盘 长指针 量程
大刻度盘
测头
2、工作原理
通过测杆上 齿条与齿轮的传 动配合，将测杆 的直线运动转换 成指针的角度偏 移，根据指针偏 移的角度，从刻 度盘上读取测量 值。
3、刻度原理
刻度： ① 大刻度盘最小刻度 间隔：1格 = 0.001mm ② 小刻度盘最小刻度 间隔：0.2格
（长指针旋转一周，短指针 旋转0.2格，即：0.2mm）
的宽度与游标尺1格的完之差。即I=2a-b
7、游标卡尺读数例
先读取通过游标尺刻度上“0”刻度线对上左边的主尺整数刻度值（即主尺刻度值）；再找到 游标尺和主尺刻度重合的刻度线，数刻度线左边的游标尺刻度格数，用格数乘卡尺的分度值，即 为游标尺刻度值；将主尺刻度值加上游标尺刻度值，即为测量值。
0 6mm
6.0mm
0
5
0
45格×0.01mm＝0.450mm
45
套筒刻度值 6.0mm
微分套筒刻度值 0.450mm
＋
40
测量值
6.450mm
4 内径千分尺
1、外观结构和工作原理
微分筒
机械检测技术基础PPT课件
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3-2
2）按测量参数指标多少可分：
① 单项测量：
对被测零件的每个参数分别单独测量。
②综合测量：
测量反映零件有关参数的综合指标。
3）按有无机械测量力可分为：
①接触测量：
测量头与被测零件表面接触，并有机械作用的测量力存在。
②非接触测量：
测量头不与被测零件表面接触。
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量时，所有测得值的分散程度即为重复性误差。 (8)不确定度 表示由于测量误差的存在而对被测几何量不能肯定的程度。
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3-2
2、测量方法的分类
1）按测量值取得方法不同分：
①直接测量：
直接测量被测参数来获得被测尺寸。
②间接测量：
测量与被测尺寸有关的几何参数，
经过计算获得被测尺寸。
（例右图圆弧直径的获得）
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旋转型游标卡尺
可旋转移动量爪便于测量阶梯轴
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外槽卡尺
内槽卡尺
专门用于难以测量位置的卡尺
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3-3
高度游标尺
配有双向电子测头，确 保了测量的高效性和稳定性， 分辨力为0.001mm；
配有测量及划线功能并 带有数据保持与输出功能.
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3-1
3、量块精度的划分两种方法： （1）按中心长度的制造偏差分为五级：
0，1，2，3、4 0级精度 最高 ，4级精度 最低。 （2）按中心长度的检定精度分为六级： 1，2，3，4，5，6 1级精度 最高
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• 变阻式：滑线、变阻器 • 电阻应变式： • 电感式：差动变压器、螺管式、电涡流式 • 电容式：变面积、变间隙 • 霍尔元件 • 感应同步器 • 长光栅
• 长磁栅
1.1概述
常用角位移传感器 • 滑线变阻式，变阻器，应变计式 • 差动变压器式 • 自整角机，旋转变压器，微动同步器 • 电容式，圆感应同步器 • 圆光栅，圆磁栅 • 角度编码器：接触式、光电式
1861年
麦克斯韦将法拉弟 的概念用完整的数 学方程式表示出来， 建立了系统严密的 电磁场理论。
涡流检测的发展史
1879年
休斯首先将涡流检 测应用于实际—— 判断不同的金属和 合金。
1926年 涡流测厚仪问世
1831年
德国的福斯特博士 在理论和实践上完 善涡流检测技术
一百多年里，电磁理论及其试验不断 完善，电子元器件不断更新换代，大 大推进了涡流检测技术的发展。
高频反射式电涡流传感器
低频透射式
• 在上述高频反射式电涡流传感器中，为了使金属导体 内电涡流所产生的磁场“反射”效果好，必须提高激 励电流的频率，减小贯穿深度。
• 反之，若将激励电流频率减低，涡流的贯穿深度将加
• 可列出电路方程组为
R2I2 jL2I2 jMI1 0
电涡流作用的等效电路
R1I1 jL1I1 jMI2 U1
阻抗发生变化的原理
• 原边线圈的等效电阻为
2M 2
R R1 R22 L2 2 R2
• 线圈的等效电感为
2M 2
L L1 L2 R22 L2 2
被测位移变化，引起互感系数变化、线圈阻抗Z变化，也引 起线圈电感L和品质因素Q变化。 涡流传感器的转换电路可以选用Z、L、Q中的任一参数并将
其转换为电量进行测量。
涡流检测的发展史
1824年
加贝发现了铜板对 摆动着的磁铁有阻 尼现象，提出了涡 流存在的实验。
几年以后发现
在非均匀强磁场中 运动的铜盘中有电 流存在。
1831年
法拉弟发现了电磁 感应现象，并在实 验的基础上提出了 电磁感应定律。
涡流检测的发展史
1873年
提出了位移电流： 变化的电场激发涡 旋磁场。
高频反射式
• 德国米铱测试技术公司开发生 产的multiNCDT100非接触电涡 流位移传感器。
• 适用于测量铝材料（非铁磁体 被测体），或者钢ST37（铁磁 材料）
• 量程：0～0.5mm和0～15mm。其 线性度小于±0.5%，动态分辨 率为0.5μm，静态分辨率可达 0.05μm，工作极限频率为 10kHz（- 3dB）
第七章 机械量测量
机械量测量
• 机械量测量主要包括位移（线位移及角位移）测量 • 速度（转速）及加速度测量、 • 机械振动测量、 • 力和力矩的测量。 • 有关力的测量内容已作了介绍。
主要内容
1 位移测量（电涡流） 2 转速测量（霍尔方式）
主要内容
1 位移测量（电涡流） 2 转速测量（霍尔方式）
涡流检测的发展史
• 我国开展涡流检测的研究工作始于 60年代、并先后研制 成功了一系列检测系统。
初期的
YY-11型管材 探伤仪
后来
YY-17、TC2000、ED-251 、NE-30
现在
用途极为广泛 的EEC-96数 字涡流检测设 备。
• 在我国的航空航天、冶金、机械、电力、化工、核能等 领域中正在发挥着愈来愈重要的作用。
1.1 概述
• 线位移量为质点在直线方向位置的变化量，而角位移量 则是角度方向位置的变化量。
• 位移的测量是通过位移传感器将被测位移量的变化转换 成电量。
• 目前测量位移的传感器品种繁多，有接触式或非接触式 两大类。
• 测量方法多样，如电感、变压器、电涡流、电容、电位 器等。
1.1概述
常用线位移传感器
一般来说， 1.被测导体的电导率越高，灵敏度也越高；而磁导率
对灵敏度的影响则相反。 2.被测体的大小也会影响到灵敏度，若被测体为平面，
在电涡流环的直径等于线圈直径处的电涡流密度最大； 在电涡流直径为线圈直径的1.8倍处，电涡流密度已衰 减为最大值的5%。为了充分利用电涡流效应，被测体 环的半径不应小于线圈外半径的1.8倍。
• 如图，一个扁平线圈置于金属导 体附近，当线圈中通以正弦交变 电流时，线圈周围就产生一个正 弦交变磁场。
• 置于该磁场中的金属导体内就产 生电涡流。
• 后者将产生一个与原磁场方向相 反的新磁场，抵消部分原磁场， 使通电线圈的有效阻抗发生变化。
电涡流作用原理
阻抗发生变化的原理
• 若把被测金属导体形象地看作 一个短路线圈，则电涡流的相 互作用可以用变压器等效电路 来表示。
涡流检测的发展史
• 福斯特在基础试验和理论推导的基础上发表了大量有关 涡流检测的论文，并创办了福斯特研究所。-----早在50 年代。
• 他的涡流检测技术与设备推动了全世界涡流检测技术的 发展。
• 美国、前苏联、法国、英国、日本也先后做了大量的开 发性工作，发表了大量论文，
• 并都能生产高水平的涡流检测设备。
1.2 电涡流传感器
电涡流 • 电涡流消耗一部分能量，在交流
电气设备中是一种有害的现象。 • 工程中电涡流的热效应用作高频
加热器。 • 电涡流产生的磁场线圈阻抗变化
效应，用作厚度和位移的检测元 件。 • 电涡流式传感器是利用涡流效应， 将非电量转换为阻抗变化而进行 测量的。
电涡流作用原理
电涡流例子
• 线圈外径大、线性范围 就大，但灵敏度低；反 之，线圈外径小，灵敏 度高，但线性范围就小。
• 为了小型化，也可在线 圈内加磁心，提高线圈 的品质因数值
高频反射式电涡流传感器结构
1-线圈 2-框架 3-框架衬套 4-支座5电缆 6-插头
高频反射式
• 电涡流传感器是利用线圈与被测导体之间的电磁耦合 进行工作的，因而被测导体材料的物理性质、尺抗检测法
• 涡流检测的信号来自于线圈的阻抗或次级线圈的感应电 压的变化。但因为影响阻抗和电压的因素很多。
• 在发展过程中曾提出过多种消干扰的方法，但直到阻抗 分析法的引进才使涡流检测技术由重大的突破。
• 直到目前为止，阻抗检测法依然是涡流检测中应用最广 的方法。
高频反射式的结构
高频反射式电涡流传感器的结构如图所示，主要由一个安 置在框架上的扁平线圈构成。
• 长磁栅
1.1概述
常用角位移传感器 • 滑线变阻式，变阻器，应变计式 • 差动变压器式 • 自整角机，旋转变压器，微动同步器 • 电容式，圆感应同步器 • 圆光栅，圆磁栅 • 角度编码器：接触式、光电式
1861年
麦克斯韦将法拉弟 的概念用完整的数 学方程式表示出来， 建立了系统严密的 电磁场理论。
涡流检测的发展史
1879年
休斯首先将涡流检 测应用于实际—— 判断不同的金属和 合金。
1926年 涡流测厚仪问世
1831年
德国的福斯特博士 在理论和实践上完 善涡流检测技术
一百多年里，电磁理论及其试验不断 完善，电子元器件不断更新换代，大 大推进了涡流检测技术的发展。
高频反射式电涡流传感器
低频透射式
• 在上述高频反射式电涡流传感器中，为了使金属导体 内电涡流所产生的磁场“反射”效果好，必须提高激 励电流的频率，减小贯穿深度。
• 反之，若将激励电流频率减低，涡流的贯穿深度将加
• 可列出电路方程组为
R2I2 jL2I2 jMI1 0
电涡流作用的等效电路
R1I1 jL1I1 jMI2 U1
阻抗发生变化的原理
• 原边线圈的等效电阻为
2M 2
R R1 R22 L2 2 R2
• 线圈的等效电感为
2M 2
L L1 L2 R22 L2 2
被测位移变化，引起互感系数变化、线圈阻抗Z变化，也引 起线圈电感L和品质因素Q变化。 涡流传感器的转换电路可以选用Z、L、Q中的任一参数并将
其转换为电量进行测量。
涡流检测的发展史
1824年
加贝发现了铜板对 摆动着的磁铁有阻 尼现象，提出了涡 流存在的实验。
几年以后发现
在非均匀强磁场中 运动的铜盘中有电 流存在。
1831年
法拉弟发现了电磁 感应现象，并在实 验的基础上提出了 电磁感应定律。
涡流检测的发展史
1873年
提出了位移电流： 变化的电场激发涡 旋磁场。
高频反射式
• 德国米铱测试技术公司开发生 产的multiNCDT100非接触电涡 流位移传感器。
• 适用于测量铝材料（非铁磁体 被测体），或者钢ST37（铁磁 材料）
• 量程：0～0.5mm和0～15mm。其 线性度小于±0.5%，动态分辨 率为0.5μm，静态分辨率可达 0.05μm，工作极限频率为 10kHz（- 3dB）
第七章 机械量测量
机械量测量
• 机械量测量主要包括位移（线位移及角位移）测量 • 速度（转速）及加速度测量、 • 机械振动测量、 • 力和力矩的测量。 • 有关力的测量内容已作了介绍。
主要内容
1 位移测量（电涡流） 2 转速测量（霍尔方式）
主要内容
1 位移测量（电涡流） 2 转速测量（霍尔方式）
涡流检测的发展史
• 我国开展涡流检测的研究工作始于 60年代、并先后研制 成功了一系列检测系统。
初期的
YY-11型管材 探伤仪
后来
YY-17、TC2000、ED-251 、NE-30
现在
用途极为广泛 的EEC-96数 字涡流检测设 备。
• 在我国的航空航天、冶金、机械、电力、化工、核能等 领域中正在发挥着愈来愈重要的作用。
1.1 概述
• 线位移量为质点在直线方向位置的变化量，而角位移量 则是角度方向位置的变化量。
• 位移的测量是通过位移传感器将被测位移量的变化转换 成电量。
• 目前测量位移的传感器品种繁多，有接触式或非接触式 两大类。
• 测量方法多样，如电感、变压器、电涡流、电容、电位 器等。
1.1概述
常用线位移传感器
一般来说， 1.被测导体的电导率越高，灵敏度也越高；而磁导率
对灵敏度的影响则相反。 2.被测体的大小也会影响到灵敏度，若被测体为平面，
在电涡流环的直径等于线圈直径处的电涡流密度最大； 在电涡流直径为线圈直径的1.8倍处，电涡流密度已衰 减为最大值的5%。为了充分利用电涡流效应，被测体 环的半径不应小于线圈外半径的1.8倍。
• 如图，一个扁平线圈置于金属导 体附近，当线圈中通以正弦交变 电流时，线圈周围就产生一个正 弦交变磁场。
• 置于该磁场中的金属导体内就产 生电涡流。
• 后者将产生一个与原磁场方向相 反的新磁场，抵消部分原磁场， 使通电线圈的有效阻抗发生变化。
电涡流作用原理
阻抗发生变化的原理
• 若把被测金属导体形象地看作 一个短路线圈，则电涡流的相 互作用可以用变压器等效电路 来表示。
涡流检测的发展史
• 福斯特在基础试验和理论推导的基础上发表了大量有关 涡流检测的论文，并创办了福斯特研究所。-----早在50 年代。
• 他的涡流检测技术与设备推动了全世界涡流检测技术的 发展。
• 美国、前苏联、法国、英国、日本也先后做了大量的开 发性工作，发表了大量论文，
• 并都能生产高水平的涡流检测设备。
1.2 电涡流传感器
电涡流 • 电涡流消耗一部分能量，在交流
电气设备中是一种有害的现象。 • 工程中电涡流的热效应用作高频
加热器。 • 电涡流产生的磁场线圈阻抗变化
效应，用作厚度和位移的检测元 件。 • 电涡流式传感器是利用涡流效应， 将非电量转换为阻抗变化而进行 测量的。
电涡流作用原理
电涡流例子
• 线圈外径大、线性范围 就大，但灵敏度低；反 之，线圈外径小，灵敏 度高，但线性范围就小。
• 为了小型化，也可在线 圈内加磁心，提高线圈 的品质因数值
高频反射式电涡流传感器结构
1-线圈 2-框架 3-框架衬套 4-支座5电缆 6-插头
高频反射式
• 电涡流传感器是利用线圈与被测导体之间的电磁耦合 进行工作的，因而被测导体材料的物理性质、尺抗检测法
• 涡流检测的信号来自于线圈的阻抗或次级线圈的感应电 压的变化。但因为影响阻抗和电压的因素很多。
• 在发展过程中曾提出过多种消干扰的方法，但直到阻抗 分析法的引进才使涡流检测技术由重大的突破。
• 直到目前为止，阻抗检测法依然是涡流检测中应用最广 的方法。
高频反射式的结构
高频反射式电涡流传感器的结构如图所示，主要由一个安 置在框架上的扁平线圈构成。