《速度加速度》PPT課件

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1、2021-5-9 1 第 七 章 機(jī) 械 量 的 測(cè) 量 主 要 學(xué) 習(xí) 霍 爾 傳 感 器 的 工作 原 理 、 霍 爾 集 成 電 路 的 特 性 及其 在 檢 測(cè) 技 術(shù) 中 的 應(yīng) 用 ， 還 涉 及磁 場(chǎng) 測(cè) 量 技 術(shù) 。 霍 爾 元 件 是一 種 四 端 元 件三 、 霍 爾 傳 感 器 2021-5-9 2 一 、 霍 爾 元 件 的 結(jié) 構(gòu) 及 工 作 原 理 半 導(dǎo) 體 薄 片 置 于 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 為 B 的 磁 場(chǎng) 中 ， 磁 場(chǎng) 方 向垂 直 于 薄 片 ， 當(dāng) 有 電 流 I 流 過(guò) 薄 片 時(shí) ， 在 垂 直 于 電 流 和 磁場(chǎng) 的 方 向 上 將 產(chǎn) 生

2、 電 動(dòng) 勢(shì) EH ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 霍 爾 效 應(yīng) 。 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 B為 零 時(shí) 的 情 況c da b 2021-5-9 3 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 B 較 大 時(shí) 的 情 況 作 用 在 半 導(dǎo) 體 薄 片 上 的 磁 場(chǎng) 強(qiáng) 度 B越 強(qiáng) ， 霍 爾 電 勢(shì)也 就 越 高 。 霍 爾 電 勢(shì) EH可 用 下 式 表 示 ： EH=KH IB 2021-5-9 4 霍 爾 效 應(yīng) 演 示 當(dāng) 磁 場(chǎng) 垂 直 于 薄 片 時(shí) ， 電 子 受 到 洛 侖 茲 力 的作 用 ， 向 內(nèi) 側(cè) 偏 移 ， 在 半 導(dǎo) 體 薄 片 c、 d方 向 的 端面 之 間 建 立 起 霍 爾

3、電 勢(shì) 。c da b 2021-5-9 5 磁 場(chǎng) 不 垂 直 于 霍 爾 元 件 時(shí) 的 霍 爾 電 動(dòng) 勢(shì) 若 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 B不 垂 直 于 霍 爾 元 件 ， 而 是 與 其 法線 成 某 一 角 度 時(shí) ， 實(shí) 際 上 作 用 于 霍 爾 元 件 上 的 有 效磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 是 其 法 線 方 向 （ 與 薄 片 垂 直 的 方 向 ） 的 分量 ， 即 Bcos， 這 時(shí) 的 霍 爾 電 勢(shì) 為 EH=KHIBcos 結(jié) 論 ： 霍 爾 電 勢(shì) 與 輸 入 電 流 I、 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 B成 正比 ， 且 當(dāng) B的 方 向 改 變 時(shí) ， 霍 爾 電 勢(shì) 的 方

4、向 也 隨 之 改變 。 如 果 所 施 加 的 磁 場(chǎng) 為 交 變 磁 場(chǎng) ， 則 霍 爾 電 勢(shì) 為 同頻 率 的 交 變 電 勢(shì) 。 2021-5-9 6 二 、 霍 耳 元 件 結(jié) 構(gòu) 及 測(cè) 量 電 路 2021-5-9 7 三 、 霍 爾 元 件 的 主 要 外 特 性 參 數(shù) 2021-5-9 8 三 、 霍 爾 元 件 的 主 要 外 特 性 參 數(shù) 2021-5-9 9 最 大 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 BM 上 圖 所 示 霍 爾 元 件 的 線 性 范 圍 是 負(fù) 的 多 少高 斯 至 正 的 多 少 高 斯 ？線 性 區(qū)三 、 霍 爾 元 件 的 主 要 外 特 性 參 數(shù)

5、2021-5-9 10 霍 爾 元 件 的 主 要 外 特 性 參 數(shù) （ 續(xù) ） 不 等 位 電 勢(shì) : 當(dāng) B 0， 元 件 通 以 IH時(shí) ， UH應(yīng) 該 為 零 。但 是 實(shí) 際 不 為 零 ， 這 個(gè) 電 勢(shì) 稱 不 等 位 電 勢(shì) 。 產(chǎn) 生 原 因 ： 兩 霍 耳 電 極 不 再 一 等 位 面 上 、材 料 的 不 均 勻 、 工 藝 不 良 等 。 不 等 位 電 勢(shì) 補(bǔ) 償 方 法 P137 2021-5-9 11 四 、 霍 爾 集 成 電 路 霍 爾 集 成 電 路 可 分 為 線 性 型 和 開(kāi) 關(guān) 型 兩 大 類 。 線 性 型 集 成 電 路 是 將 霍 爾 元

6、件 和 恒 流 源 、 線 性差 動(dòng) 放 大 器 等 做 在 一 個(gè) 芯 片 上 ， 輸 出 電 壓 為 伏 級(jí) ，比 直 接 使 用 霍 爾 元 件 方 便 得 多 。 較 典 型 的 線 性 型 霍爾 器 件 如 UG N3501等 。 線 性 型 三 端 霍 爾 集 成 電 路 2021-5-9 12 線 性 型 霍 爾 特 性 右 圖 示 出 了 具 有 雙端 差 動(dòng) 輸 出 特 性 的 線 性霍 爾 器 件 的 輸 出 特 性 曲線 。 當(dāng) 磁 場(chǎng) 為 零 時(shí) ， 它的 輸 出 電 壓 等 于 零 ； 當(dāng)感 受 的 磁 場(chǎng) 為 正 向 （ 磁鋼 的 S極 對(duì) 準(zhǔn) 霍 爾 器 件的 正

7、 面 ） 時(shí) ， 輸 出 為正 ； 磁 場(chǎng) 反 向 時(shí) ， 輸 出為 負(fù) 。 請(qǐng) 畫(huà) 出 線 性 范 圍 2021-5-9 13 開(kāi) 關(guān) 型 霍 爾 集 成 電 路 開(kāi) 關(guān) 型 霍 爾 集 成 電 路 是 將 霍 爾 元 件 、 穩(wěn)壓 電 路 、 放 大 器 、 施 密 特 觸 發(fā) 器 、 OC門 （ 集電 極 開(kāi) 路 輸 出 門 ） 等 電 路 做 在 同 一 個(gè) 芯 片 上 。當(dāng) 外 加 磁 場(chǎng) 強(qiáng) 度 超 過(guò) 規(guī) 定 的 工 作 點(diǎn) 時(shí) ， OC門由 高 阻 態(tài) 變 為 導(dǎo) 通 狀 態(tài) ， 輸 出 變 為 低 電 平 ；當(dāng) 外 加 磁 場(chǎng) 強(qiáng) 度 低 于 釋 放 點(diǎn) 時(shí) ， OC門 重

8、新 變?yōu)?高 阻 態(tài) ， 輸 出 高 電 平 。 較 典 型 的 開(kāi) 關(guān) 型 霍爾 器 件 如 UG N3020等 。 2021-5-9 14 開(kāi) 關(guān) 型 霍 爾 集 成 電 路的 外 形 及 內(nèi) 部 電 路 OC門 施 密 特 觸 發(fā) 電 路 雙 端 輸 入 、 單 端 輸 出 運(yùn) 放霍 爾 元 件 .Vcc 2021-5-9 15 開(kāi) 關(guān) 型 霍 爾 集 成 電 路（ OC門 輸 出 ） 的 接 線 2021-5-9 16 開(kāi) 關(guān) 型 霍 爾 集 成 電 路與 繼 電 器 的 接 線? 2021-5-9 17 開(kāi) 關(guān) 型 霍 爾 集 成 電 路 的 史 密 特 輸 出 特 性 回 差 越大

9、 ， 抗 振 動(dòng)干 擾 能 力 就越 強(qiáng) 。 當(dāng) 磁 鐵 從 遠(yuǎn) 到 近 地 接 近 霍 爾 IC， 到 多 少 特 斯 拉時(shí) 輸 出 翻 轉(zhuǎn) ？ 當(dāng) 磁 鐵 從 近 到 遠(yuǎn) 地 遠(yuǎn) 離 霍 爾 IC， 到 多少 特 斯 拉 時(shí) 輸 出 再 次 翻 轉(zhuǎn) ？ 回 差 為 多 少 特 斯 拉 ？ 相當(dāng) 于 多 少 高 斯 （ G s） ？ 2021-5-9 18 五 、 霍 爾 傳 感 器 的 應(yīng) 用 霍 爾 電 勢(shì) 是 關(guān) 于 I、 B、 三 個(gè) 變量 的 函 數(shù) ， 即 EH =KH IBcos 。 利 用 這個(gè) 關(guān) 系 可 以 使 其 中 兩 個(gè) 量 不 變 ， 將 第三 個(gè) 量 作 為 變

10、 量 ， 或 者 固 定 其 中 一 個(gè)量 ， 其 余 兩 個(gè) 量 都 作 為 變 量 。 這 使 得霍 爾 傳 感 器 有 許 多 用 途 。 2021-5-9 19 2021-5-9 20 霍 爾 特 斯 拉 計(jì) （ 高 斯 計(jì) ） 霍 爾 元 件 2021-5-9 21 霍 爾 高 斯 計(jì) （ 特 斯 拉 計(jì) ） 的 使 用 霍 爾 元 件磁 鐵 2021-5-9 22 霍 爾 傳 感 器 用 于 測(cè) 量 磁 場(chǎng) 強(qiáng) 度 霍 爾 元 件測(cè) 量 鐵 心 氣 隙 的 B值 2021-5-9 23 霍 爾 轉(zhuǎn) 速 表 60 22fn 在 被 測(cè) 轉(zhuǎn) 速 的 轉(zhuǎn) 軸 上 安 裝 一 個(gè) 齒 盤

11、， 也 可 選 取 機(jī)械 系 統(tǒng) 中 的 一 個(gè) 齒 輪 ， 將 線 性 型 霍 爾 器 件 及 磁 路 系 統(tǒng)靠 近 齒 盤 。 齒 盤 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 使 磁 路 的 磁 阻 隨 氣 隙 的 改 變 而周 期 性 地 變 化 ， 霍 爾 器 件 輸 出 的 微 小 脈 沖 信 號(hào) 經(jīng) 隔 直 、放 大 、 整 形 后 可 以 確 定 被 測(cè) 物 的 轉(zhuǎn) 速 。SN線 性 霍 爾磁 鐵 2021-5-9 24 霍 爾 轉(zhuǎn) 速 表 原 理 當(dāng) 齒 對(duì) 準(zhǔn) 霍 爾 元 件 時(shí) ， 磁 力 線 集 中 穿 過(guò) 霍爾 元 件 ， 可 產(chǎn) 生 較 大 的 霍 爾 電 動(dòng) 勢(shì) ， 放 大 、 整形 后 輸

12、出 高 電 平 ； 反 之 ， 當(dāng) 齒 輪 的 空 擋 對(duì) 準(zhǔn) 霍爾 元 件 時(shí) ， 輸 出 為 低 電 平 。 2021-5-9 25 霍 爾 轉(zhuǎn) 速 傳 感 器 在 汽 車 防 抱 死 裝 置（ ABS） 中 的 應(yīng) 用 若 汽 車 在 剎 車 時(shí) 車 輪 被 抱 死 ， 將 產(chǎn) 生 危 險(xiǎn) 。用 霍 爾 轉(zhuǎn) 速 傳 感 器 來(lái) 檢 測(cè) 車 輪 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 狀 態(tài) 有 助于 控 制 剎 車 力 的 大 小 。帶 有 微型 磁 鐵的 霍 爾傳 感 器 鋼 質(zhì) 霍 爾 2021-5-9 26 案 例 ： 汽 車 速 度 測(cè) 量 : 2 2021-5-9 27 霍 爾 轉(zhuǎn) 速 表 的 其 他 安

13、 裝 方 法 只 要 黑 色 金 屬 旋 轉(zhuǎn) 體 的 表 面 存 在 缺 口 或 突起 ， 就 可 產(chǎn) 生 磁 場(chǎng) 強(qiáng) 度 的 脈 動(dòng) ， 從 而 引 起 霍 爾電 勢(shì) 的 變 化 ， 產(chǎn) 生 轉(zhuǎn) 速 信 號(hào) 。 霍 爾 元 件磁 鐵 2021-5-9 28 霍 爾 式 無(wú) 觸 點(diǎn) 汽 車 電 子 點(diǎn) 火 裝 置 采 用 霍 爾 式 無(wú)觸 點(diǎn) 電 子 點(diǎn) 火 裝 置能 較 好 地 克 服 汽 車合 金 觸 點(diǎn) 點(diǎn) 火 時(shí) 間不 準(zhǔn) 確 、 觸 點(diǎn) 易 燒壞 、 高 速 時(shí) 動(dòng) 力 不足 等 缺 點(diǎn) 。 汽 車 點(diǎn) 火 線 圈高 壓 輸 出接 頭 12V低 壓 電 源輸 入 接 頭 2021-5

14、-9 29 霍 爾 式 無(wú) 觸 點(diǎn) 汽 車 電 子 點(diǎn) 火 裝 置 工 作 原 理 采 用 霍 爾 式 無(wú) 觸 點(diǎn) 電 子 點(diǎn) 火 裝 置 無(wú) 磨 損 、 點(diǎn)火 時(shí) 間 準(zhǔn) 確 、 高 速 時(shí) 動(dòng) 力 足 。桑 塔 納 汽 車 霍 爾 式 分 電 器 示 意 圖 1-觸 發(fā) 器 葉 片 2-槽 口 3-分 電 器 轉(zhuǎn) 軸 4-永 久 磁 鐵 5-霍 爾 集 成 電 路 （ PNP型 霍 爾 IC） a） 帶 缺 口 的 觸 發(fā) 器 葉 片 b） 觸 發(fā) 器 葉 片 與 永 久 磁 鐵 及 霍 爾 集成 電 路 之 間 的 安 裝 關(guān) 系 c） 葉 片 位 置 與 點(diǎn) 火 正 時(shí) 的 關(guān) 系 2

15、021-5-9 30 霍 爾 式 無(wú) 觸 點(diǎn) 汽 車 電 子 點(diǎn) 火 裝 置 (續(xù) ） 當(dāng) 葉 片 遮 擋 在 霍 爾 IC面 前 時(shí) ， PNP型 霍 爾 IC的 輸 出 為 低 電 平 ，晶 體 管 功 率 開(kāi) 關(guān) 處 于 導(dǎo) 通 狀 態(tài) ， 點(diǎn) 火 線 圈 低 壓 側(cè) 有 較 大 電 流 通過(guò) ， 并 以 磁 場(chǎng) 能 量 的 形 式 儲(chǔ) 存 在 點(diǎn) 火 線 圈 的 鐵 心 中 。 汽 車 電 子 點(diǎn) 火 電 路 及 波 形 1點(diǎn) 火 開(kāi) 關(guān) 2達(dá) 林 頓 晶 體 管 功 率 開(kāi) 關(guān) 3點(diǎn) 火 線 圈 低 壓 側(cè) 4點(diǎn) 火 線 圈 鐵 心 5點(diǎn) 火 線 圈 高 壓 側(cè) 6分 火 頭 7火

16、花 塞 a） 電 路 b） 霍 爾 IC及 點(diǎn) 火 線 圈 高 壓 側(cè) 輸 出 波 形 當(dāng) 葉 片 槽 口轉(zhuǎn) 到 霍 爾 IC面 前時(shí) ， 霍 爾 IC輸 出跳 變 為 高 電 平 ，經(jīng) 反 相 變 為 低 電平 ， 達(dá) 林 頓 管 截止 ， 切 斷 點(diǎn) 火 線圈 的 低 壓 側(cè) 電 流 。由 于 沒(méi) 有 續(xù) 流 元件 ， 所 以 存 儲(chǔ) 在點(diǎn) 火 線 圈 鐵 心 中的 磁 場(chǎng) 能 量 在 高壓 側(cè) 感 應(yīng) 出3050kV的 高 電 壓 。 2021-5-9 31 汽 車 電 子 點(diǎn) 火 裝 置 使 用 的 點(diǎn) 火 控 制 器 、 霍 爾 傳 感 器 及 點(diǎn) 火 總 成磁 鐵 點(diǎn) 火 總 成

17、2021-5-9 32 霍 爾 式 無(wú) 刷 電 動(dòng) 機(jī) 霍 爾 式 無(wú) 刷 電 動(dòng) 機(jī) 取 消 了 換向 器 和 電 刷 ， 而 采 用 霍 爾 元 件 來(lái)檢 測(cè) 轉(zhuǎn) 子 和 定 子 之 間 的 相 對(duì) 位 置 ，其 輸 出 信 號(hào) 經(jīng) 放 大 、 整 形 后 觸 發(fā)電 子 線 路 ， 從 而 控 制 電 樞 電 流 的換 向 ， 維 持 電 動(dòng) 機(jī) 的 正 常 運(yùn) 轉(zhuǎn) 。由 于 無(wú) 刷 電 動(dòng) 機(jī) 不 產(chǎn) 生 電 火 花 及電 刷 磨 損 等 問(wèn) 題 ， 所 以 它 在 錄 像機(jī) 、 CD唱 機(jī) 、 光 驅(qū) 等 家 用 電 器 中得 到 越 來(lái) 越 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 普 通 直 流 電

18、 動(dòng) 機(jī) 使 用的 電 刷 和 換 向 器 2021-5-9 33 無(wú) 刷 電 動(dòng) 機(jī) 在 電 動(dòng) 自 行 車 上 的 應(yīng) 用 電 動(dòng) 自 行 車可 充 電電 池 組無(wú) 刷 電 動(dòng) 機(jī) 2021-5-9 34 無(wú) 刷 電 動(dòng) 機(jī) 在 電 動(dòng) 自 行 車 上 的 應(yīng) 用 無(wú) 刷 直 流 電 動(dòng) 機(jī)的 外 轉(zhuǎn) 子 采 用 高 性 能釹 鐵 硼 稀 土 永 磁 材 料 ；三 個(gè) 霍 爾 位 置 傳 感 器產(chǎn) 生 六 個(gè) 狀 態(tài) 編 碼 信號(hào) ， 控 制 逆 變 橋 各 功率 管 通 斷 ， 使 三 相 內(nèi)定 子 線 圈 與 外 轉(zhuǎn) 子 之間 產(chǎn) 生 連 續(xù) 轉(zhuǎn) 矩 ， 具有 效 率 高 、 無(wú) 火

19、花 、可 靠 性 強(qiáng) 等 特 點(diǎn) 。 2021-5-9 35 電 動(dòng) 自 行 車 的 無(wú) 刷 電 動(dòng) 機(jī) 及 控 制 電 路 去 速 度控 制 器 利 用PWM調(diào) 速 2021-5-9 36 光 驅(qū) 用 的 無(wú) 刷 電 動(dòng) 機(jī) 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 2021-5-9 37 霍 爾 式 接 近 開(kāi) 關(guān) 當(dāng) 磁 鐵 的 有 效 磁 極 接近 、 并 達(dá) 到 動(dòng) 作 距 離 時(shí) ，霍 爾 式 接 近 開(kāi) 關(guān) 動(dòng) 作 。 霍爾 接 近 開(kāi) 關(guān) 一 般 還 配 一 塊釹 鐵 硼 磁 鐵 。 2021-5-9 38 霍 爾 式 接 近 開(kāi) 關(guān) 用 霍 爾 IC也 能 完 成 接 近 開(kāi) 關(guān) 的 功 能 ， 但

20、是 它 只 能用 于 鐵 磁 材 料 的 檢 測(cè) ， 并 且 還 需 要 建 立 一 個(gè) 較 強(qiáng) 的 閉合 磁 場(chǎng) 。 在 右 圖 中 ， 當(dāng) 磁鐵 隨 運(yùn) 動(dòng) 部 件 移 動(dòng) 到 距霍 爾 接 近 開(kāi) 關(guān) 幾 毫 米 時(shí) ，霍 爾 IC的 輸 出 由 高 電 平變 為 低 電 平 ， 經(jīng) 驅(qū) 動(dòng) 電路 使 繼 電 器 吸 合 或 釋 放 ，控 制 運(yùn) 動(dòng) 部 件 停 止 移 動(dòng)（ 否 則 將 撞 壞 霍 爾 IC）起 到 限 位 的 作 用 。 2021-5-9 39 霍 爾 式 接 近 開(kāi) 關(guān) 用 于轉(zhuǎn) 速 測(cè) 量 演 示 n=60 f4 (r/min)軟 鐵 分 流 翼 片 開(kāi) 關(guān) 型

21、霍 爾 IC T 2021-5-9 40 霍 爾 電 流 傳 感 器 將 被 測(cè) 電 流 的導(dǎo) 線 穿 過(guò) 霍 爾 電 流傳 感 器 的 檢 測(cè) 孔 。當(dāng) 有 電 流 通 過(guò) 導(dǎo) 線時(shí) ， 在 導(dǎo) 線 周 圍 將產(chǎn) 生 磁 場(chǎng) ， 磁 力 線集 中 在 鐵 心 內(nèi) ， 并在 鐵 心 的 缺 口 處 穿過(guò) 霍 爾 元 件 ， 從 而產(chǎn) 生 與 電 流 成 正 比的 霍 爾 電 壓 。 2021-5-9 41 霍 爾 電 流 傳 感 器 演 示鐵 心 線 性 霍 爾 IC EH=KH IB 所 實(shí) 現(xiàn) 的 多 媒 體 界 面 ： 2021-5-9 42 其 他 霍 爾 電 流 傳 感 器 2021

22、-5-9 43 其 他 霍 爾 電 流傳 感 器 （ 續(xù) ） 2021-5-9 44 霍 爾 鉗 形 電 流 表 （ 交 直 流 兩 用 ）壓 舌豁 口 2021-5-9 45 霍 爾 鉗 形 電 流 表 演 示 直 流 200A量 程被 測(cè) 電 流 的導(dǎo) 線 未 放 入鐵 心 時(shí) 示 值為 零 70.9A 2021-5-9 46鉗 形 表 的 環(huán) 形 鐵心 可 以 張 開(kāi) ， 導(dǎo) 線 由 此 穿 過(guò) 霍 爾 鉗 形 電 流 表 演 示霍 爾 鉗 形電 流 表 演 示霍 爾 鉗 形 電 流 表 演 示 70.9A 2021-5-9 47 霍 爾 鉗 形 電 流 表 的 使 用被 測(cè) 電 流 的

23、 導(dǎo) 線 從 此 處 穿 入鉗 形 表 的 環(huán) 形 鐵 心手 指 按 下 此 處 ， 將 鉗 形 表 的鐵 心 張 開(kāi)將 被 測(cè) 電 流 導(dǎo) 線 逐 根 夾到 鉗 形 表 的 環(huán) 形 鐵 心 中 將 空 調(diào) 電 源 的 “ 三 芯 護(hù) 套線 ” 夾 到 鉗 形 表 的 環(huán) 形 鐵 心 中 ，鉗 形 表 的 示 值 為 多 少 ？ 為 什 么 ？ 2021-5-9 48 霍 爾 鉗 形 電 流 表 的 使 用 （ 續(xù) ） 叉 形 鉗 形 表漏 磁 稍 大 ，但 使 用 方 便 用 鉗 形 表 測(cè) 量 電 動(dòng) 機(jī) 的 相 電 流 2021-5-9 49 霍 爾 式 電 流諧 波 分 析 儀 被 測(cè)

24、 電 流 的諧 波 頻 譜 鐵 心 的 開(kāi) 合 縫 隙 鐵 心 的 杠 桿 壓 舌 2021-5-9 50 第 三 節(jié) 加 速 度 的 測(cè) 量 一 、 概 述 2021-5-9 51 先 看 一 個(gè) 實(shí) 驗(yàn) ： 將 一 只 380V交 流 接 觸 器 線 圈 與 交 流毫 安 表 串 聯(lián) 后 ， 接 到 機(jī) 床 用 控 制 變 壓 器的 36V交 流 電 壓 源 上 ， 如 圖 4-1所 示 。 這時(shí) 毫 安 表 的 示 值 約 為 幾 十 毫 安 。 用 手 慢慢 將 接 觸 器 的 活 動(dòng) 鐵 心 （ 稱 為 銜 鐵 ） 往下 按 ， 我 們 會(huì) 發(fā) 現(xiàn) 毫 安 表 的 讀 數(shù) 逐 漸 減

25、小 。 當(dāng) 銜 鐵 與 固 定 鐵 心 之 間 的 氣 隙 等 于零 時(shí) ， 毫 安 表 的 讀 數(shù) 只 剩 下 十 幾 毫 安 。 二 、 電 感 式 傳 感 器 2021-5-9 52 電 感 傳 感 器 的 基 本 工 作 原 理 演 示F 220V變 壓 器準(zhǔn) 備 工 作電 感 傳 感 器 2021-5-9 53 電 感 傳 感 器 的 基 本 工 作 原 理 演 示氣 隙 變 小 ， 電 感 變 大 ， 電 流 變 小F 2021-5-9 54 電 感 傳 感 器 的 基 本 工 作 原 理 當(dāng) 鐵 心 的 氣 隙 較 大 時(shí) ， 磁 路 的 磁 阻 Rm也較 大 ， 線 圈 的 電

26、 感 量 L和 感 抗 XL 較 小 ， 所 以電 流 I 較 大 。 當(dāng) 鐵 心 閉 合 時(shí) ， 磁 阻 變 小 、 電感 變 大 ， 電 流 減 小 。 (3 1) 2LU U UI Z X fL n 自 感 式n 互 感 式 2021-5-9 55 自 感 式 電 感 傳 感 器 常 見(jiàn) 的 形 式 變 隙 式 變 截 面 式 螺 線 管 式 2021-5-9 56 電 感 量 計(jì) 算 公 式 ： 請(qǐng) 分 析 電 感 量 L與 氣 隙 厚 度 及 氣 隙 的 有 效 截面 積 A之 間 的 關(guān) 系 ， 并 討 論 有 關(guān) 線 性 度 的 問(wèn) 題 。2 0 2N AL N： 線 圈 匝 數(shù)

27、 ； A ： 氣 隙 的 有 效 截 面 積 ； 0 ： 真 空 磁 導(dǎo) 率 ； ： 氣 隙 厚 度 。 2021-5-9 57 差 動(dòng) 電 感 傳 感 器 的 特 點(diǎn) 請(qǐng) 分 析 ： 靈 敏 度 、 線 性 度 有 何 變 化 曲 線 1、 2為 L1、 L2 的 特 性 ，3為 差 動(dòng) 特 性 在 變 隙 式 差 動(dòng) 電 感 傳 感器 中 ， 當(dāng) 銜 鐵 隨 被 測(cè) 量 移 動(dòng)而 偏 離 中 間 位 置 時(shí) ， 兩 個(gè) 線圈 的 電 感 量 一 個(gè) 增 加 ， 一 個(gè)減 小 ， 形 成 差 動(dòng) 形 式 。 1-差 動(dòng) 線 圈 2-鐵 心 3-銜 鐵 4-測(cè) 桿 5-工 件 2021-5-9

28、 58 差 動(dòng) 式 電 感 傳 感 器 的 特 性 從 曲 線 圖 可 以 看 出 ， 差 動(dòng) 式 電 感 傳 感 器的 線 性 較 好 ， 且 輸 出 曲 線 較 陡 ， 靈 敏 度 約為 非 差 動(dòng) 式 電 感 傳 感 器 的 兩 倍 。 從 結(jié) 構(gòu) 圖 可 以 看 出 ， 差 動(dòng) 式 電 感 傳 感 器對(duì) 外 界 影 響 ， 如 溫 度 的 變 化 、 電 源 頻 率 的 變化 等 基 本 上 可 以 互 相 抵 消 ， 銜 鐵 承 受 的 電 磁吸 力 也 較 小 ， 從 而 減 小 了 測(cè) 量 誤 差 。 2021-5-9 59 2021-5-9 60 2021-5-9 61 202

29、1-5-9 62 相 敏 檢 波 電 路 測(cè) 量 轉(zhuǎn) 換 電 路 的 作 用 是 將 電 感 量 的 變 化轉(zhuǎn) 換 成 電 壓 或 電 流 的 變 化 ， 以 便 用 儀 表 指 示出 來(lái) 。 若 僅 采 用 電 橋 電 路 和 普 通 的 檢 波 電 路 ，則 只 能 判 別 位 移 的 大 小 ， 卻 無(wú) 法 判 別 輸 出 的相 位 和 位 移 的 方 向 。 如 果 在 輸 出 電 壓 送 到 指 示 儀 前 ， 經(jīng) 過(guò) 一個(gè) 能 判 別 相 位 的 檢 波 電 路 ， 則 不 但 可 以 反 映位 移 的 大 小 （ 的 幅 值 ） ， 還 可 以 反 映 位 移 的方 向 （ 的

30、相 位 ） 。 這 種 檢 波 電 路 稱 為 相 敏 檢波 電 路 。 2021-5-9 63 相 敏 檢 波 輸 出 特 性 曲 線a） 非 相 敏 檢 波 b） 相 敏 檢 波1理 想 特 性 曲 線 2實(shí) 際 特 性 曲 線 2021-5-9 64 實(shí) 測(cè) 得 到 的 相 敏 檢 波 電 路的 特 性 曲 線 通 過(guò) 調(diào) 零電 路 ， 可 使 輸出 曲 線 平 移 到原 點(diǎn) 。 標(biāo) 定 位 移 時(shí) 的 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 及 曲 線 2021-5-9 65 電 感 式 傳 感 器 的 應(yīng) 用 1.位 移 測(cè) 量 軸 向 式 電 感 測(cè) 微 器 的 外 形 航 空 插 頭 紅 寶 石 測(cè) 頭

31、 2021-5-9 66 其 他 電 感 測(cè) 微 頭 2021-5-9 67 模 擬 式 及 數(shù) 字式 電 感 測(cè) 微 儀 2021-5-9 68 軸 向 式 電 感 測(cè) 微 器 的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 1引 線 電 纜 2固 定 磁 筒 3銜 鐵 4線 圈 5測(cè) 力 彈 簧 6防 轉(zhuǎn) 銷 7鋼 球 導(dǎo) 軌 （ 直 線 軸 承 ） 8測(cè) 桿 9密 封 套 10測(cè) 端 11被 測(cè) 工 件 12基 準(zhǔn) 面 2021-5-9 69 2.加 速 度 測(cè) 量 2021-5-9 70 2.電 感 式 滾 柱 直 徑 分 選 裝 置 圖 3-14 滾 柱 直 徑 分 選 裝 置 1氣 缸 2活 塞 3推 桿 4

32、被 測(cè) 滾 柱 5落 料 管 6電 感 測(cè) 微 器 7鎢 鋼 測(cè) 頭 8限 位 擋 板 9電 磁 翻 板 10容 器 （ 料 斗 ） 2021-5-9 71 3.電 感 式 滾 柱 直 徑 分 選 裝 置 測(cè) 微 儀圓 柱 滾 子 2021-5-9 72 電 感 式 滾 柱 直 徑 分 選 裝 置 （ 外 形 ） 滑 道分 選 倉(cāng) 位軸 承 滾 子 外 形（ 參 考 中 原 量 儀 股 份 有 限 公 司 資 料 ） 2021-5-9 73 電 感 式 滾 柱 直 徑分 選 裝 置 外 形 落 料 振 動(dòng) 臺(tái)滑 道11個(gè) 分 選 倉(cāng) 位（ 參 考 無(wú) 錫 市 通 達(dá) 滾子 有 限 公 司 資

33、料 ）廢 料 倉(cāng) 2021-5-9 74 電 感 式 滾 柱 直 徑 分 選 裝 置 （ 機(jī) 械 結(jié) 構(gòu) 放 大 ）汽 缸控 制 鍵 盤 直 徑 測(cè) 微 裝 置長(zhǎng) 度 測(cè) 微 裝 置 滑 道 2021-5-9 75 機(jī) 械 及 氣 動(dòng) 元 件電 感 測(cè) 微 器汽 缸 氣 水 分 離 器（ 供 氣 三 聯(lián) 件 ） 儲(chǔ) 氣 罐導(dǎo) 氣 管 氣 壓 表（ 0.4MPa左 右 ） 2021-5-9 76 4.電 感 傳 感 器 在 仿 形 機(jī) 床 中 的 應(yīng) 用 1標(biāo) 準(zhǔn) 靠 模 樣 板 2測(cè) 端 （ 靠 模 輪 ） 3電 感 測(cè) 微 器 4銑 刀 龍 門 框 架 5立 柱 6伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 7銑

34、刀 8毛 坯 2021-5-9 77 仿 形 銑 床 外 形 仿 形 機(jī) 床 采 用 閉 環(huán) 工 作 方 式 仿 形 頭 主軸 2021-5-9 78 仿 形 車 床 原 理 2021-5-9 79 5.電 感 式 不 圓 度 計(jì) 原 理 該 圓 度 計(jì) 采 用 旁 向 式 電 感 測(cè) 微 頭 2021-5-9 80 電 感 式 不 圓 度 測(cè) 試 系 統(tǒng)旁 向 式 電 感 測(cè) 微 頭 2021-5-9 81 電 感 式 不 圓 度 測(cè) 量 系 統(tǒng) 外 形（ 參 考 洛 陽(yáng) 匯 智 測(cè) 控 技 術(shù) 有 限 公 司 資 料 ）旋 轉(zhuǎn) 盤測(cè) 量 頭 2021-5-9 82 不 圓 度 測(cè) 量 打

35、印 2021-5-9 83 電 感 式 輪 廓 儀 旁 向 式電 感 測(cè) 微 頭 2021-5-9 84 6.壓 力 測(cè) 量 1壓 力 輸 入 接 頭 2波 紋 膜 盒 3電 纜 4印 制 線 路 板 5差 動(dòng) 線 圈 6銜 鐵 7電 源 變 壓 器 8罩 殼 9指 示 燈 10密 封 隔 板 11安 裝 底 座 2021-5-9 85 7.電 感 傳 感 器 在 粗 糙 度 測(cè) 量 中 的 應(yīng) 用 手 持 式 粗 糙 度 儀 觸 針 : 金 剛 石 圓 錐 ；針 尖 圓 弧 半 徑 ： 5 m；可 存 儲(chǔ) 500個(gè) 粗 糙 度 參 數(shù) 值 及 4組 輪 廓 數(shù) 據(jù) ；可 進(jìn) 行 粗 糙 度

36、參 數(shù) 的 打 印 ；可 對(duì) 外 圓 、 內(nèi) 孔 、 軸 肩 、 圓 錐 面 等 各 種 復(fù)雜 表 面 進(jìn) 行 測(cè) 試 ； 2021-5-9 86 粗 糙 度 儀 外 形金 剛 石 測(cè) 頭 2021-5-9 87 粗 糙 度 測(cè) 量 結(jié) 果 打 印 （ 1） 2021-5-9 88 粗 糙 度 測(cè) 量 結(jié) 果 打 印 （ 2） 2021-5-9 89 某 一 壓 力 變 送 器 的 測(cè) 量 電 路 2021-5-9 90 三 、 壓 電 式 加 速 度 傳 感 器橫 向 振 動(dòng)測(cè) 振 器 縱 向 振 動(dòng)測(cè) 振 器1.外 形 2021-5-9 91 2.壓 電 加 速 度 傳 感 器 工 作 原

37、 理n 壓 電 式 加 速 度 傳 感 器 的 結(jié) 構(gòu) 主 要 有 ： 壓 縮 型 、 剪 切 型 、 復(fù) 合 型n 傳 感 器 與 質(zhì) 量 塊 組 合 。n 質(zhì) 量 塊 大 、 壓 電 常 數(shù) 大 靈 敏 度 高 。n 測(cè) 量 振 蕩 時(shí) ， 振 動(dòng) 頻 率 應(yīng) 遠(yuǎn) 低 于 傳 感 器的 固 有 頻 率 2021-5-9 92 壓 縮 型 加 速 度 傳 感 器 原 理 2021-5-9 93 2021-5-9 94 3.壓 電 加 速 度 傳 感 器 的 性 能 指 標(biāo) （ 以 某 小型 “ 內(nèi) 裝 IC的 壓 電 加 速 度 傳 感 器 ” 為 例 ） 技 術(shù) 指 標(biāo) ：靈 敏 度 ：

38、500mV/g 量 程 ： 10g 頻 率 范 圍 ： 4-4000H z安 裝 諧 振 點(diǎn) :15kH z 分 辨 力 ： 0.00004g 重 量 ： 40g 安 裝 螺 紋 ： M5 mm 線 性 ： 1% 2021-5-9 95 五 、 壓 電 加 速 度 傳 感 器 的 安 裝 及 使 用 a)雙 頭 螺 絲 固 定 b)磁 鐵 吸 附 c)膠 水 粘 結(jié) d)手 持 探 針 式 1壓 電 式 加 速 度 傳 感 器 2雙 頭 螺 栓 3磁 鋼 4粘 接 劑 5頂 針 2021-5-9 96 六 、 壓 電 加 速 度 傳 感 器 在 汽車 中 的 應(yīng) 用 加 速 度 傳 感 器 可

39、 以 用 于 判 斷 汽 車 的 碰 撞 ， 從而 使 安 全 氣 囊 迅 速 充 氣 ， 從 而 挽 救 生 命 ； 還 可 安裝 在 氣 缸 的 側(cè) 壁 上 ， 盡 量 使 點(diǎn) 火 時(shí) 刻 接 近 爆 震 區(qū)而 不 發(fā) 生 爆 震 ， 但 又 能 使 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 輸 出 盡 可 能 大 的扭 矩 。 2021-5-9 97 爆 震 波 形 汽 車 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 中 的 氣 缸 點(diǎn) 火 時(shí) 刻必 須 十 分 精 確 。 如 果 恰 當(dāng) 地 將 點(diǎn) 火時(shí) 間 提 前 一 些 ， 即 有 一 個(gè) 提 前 角 ，就 可 使 汽 缸 中 汽 油 與 空 氣 的 混 合 氣體 得 到 充 分 燃 燒 ，

40、 使 扭 矩 增 大 ， 排污 減 少 。 但 提 前 角 太 大 時(shí) ， 混 合 氣體 產(chǎn) 生 自 燃 ， 就 會(huì) 產(chǎn) 生 沖 擊 波 ， 發(fā)出 尖 銳 的 金 屬 敲 擊 聲 ， 稱 為 爆 震 ，可 能 使 火 花 塞 、 活 塞 環(huán) 熔 化 損 壞 ，使 缸 蓋 、 連 桿 、 曲 軸 等 部 件 過(guò) 載 、變 形 ， 可 用 壓 電 傳 感 器 檢 測(cè) 并 控 制之 。 2021-5-9 98 爆 震 測(cè) 量 2021-5-9 99 地 震 是 引 發(fā) 海 嘯 的 主 要 原 因 之 一 。 地 震 中 斷 層 移動(dòng) 導(dǎo) 致 斷 層 間 產(chǎn) 生 空 洞 ， 當(dāng) 海 水 填 充 這 個(gè)

41、 空 洞 時(shí) 產(chǎn) 生巨 大 的 海 水 波 動(dòng) 。 這 種 海 水 波 動(dòng) 從 深 海 傳 至 淺 海 時(shí) ，海 浪 陡 然 升 到 十 幾 米 高 ， 并 以 每 秒 數(shù) 百 米 的 速 度 傳 播 。海 浪 沖 到 岸 上 后 ， 將 造 成 重 大 破 壞 。 海 嘯 預(yù) 警 系 統(tǒng) 通 過(guò) 海 底 的 振 動(dòng) 壓 力 傳 感 器 記 錄 海浪 變 化 的 數(shù) 據(jù) ， 并 傳 送 到 信 息 浮 標(biāo) ， 由 信 息 浮 標(biāo) 發(fā) 送到 氣 象 衛(wèi) 星 ， 再 從 氣 象 衛(wèi) 星 傳 送 到 衛(wèi) 星 地 面 站 。海 嘯 預(yù) 警 系 統(tǒng) 2021-5-9 100 氣 象 接 收 及發(fā) 射 天 線振 動(dòng) 壓 力傳 感 器 6000m海 底 浮 標(biāo) 深 海 地 溝 2021-5-9 101