《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)【全套圖紙】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)【全套圖紙】（75頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 目錄目錄 畢業(yè)論文任務(wù)書 開(kāi)題報(bào)告 指導(dǎo)教師審查意見(jiàn) 評(píng)閱老師評(píng)語(yǔ) 答辯會(huì)議記錄 中文摘要 外文摘要 前言 1 1 概述1 1.1 國(guó)內(nèi)外振動(dòng)臺(tái)的現(xiàn)狀1 1.2 振動(dòng)臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)及研究主攻方向1 1.3 振動(dòng)量測(cè)試的發(fā)展趨勢(shì)及研究主攻方向2 2 2 總體方案設(shè)計(jì)4 3 3 主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5 3.1 電動(dòng)機(jī)的確定5 3.1.1 電動(dòng)機(jī)的分類5 3.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇7 3.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定7 3.2.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類7 3.2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇8 3.2.3 帶的選擇及計(jì)算1

2、1 3.3 振動(dòng)源的設(shè)計(jì)11 3.3.1 產(chǎn)生正玄波位移的凸輪的設(shè)計(jì)12 3.3.2 產(chǎn)生三角形波位移的凸輪的設(shè)計(jì)13 3.4 振動(dòng)臺(tái)臺(tái)架的設(shè)計(jì)13 3.5 校核13 3.5.1 計(jì)算懸臂梁受的力14 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 3.5.2 校核頂桿的強(qiáng)度15 4 4 測(cè)試系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)15 4.1 測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成15 4.2 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟15 4.3 傳感器的確定15 4.3.1 傳感器分類17 4.3.2 傳感器選擇20 4.4 A/D 轉(zhuǎn)換器的確定20 4.4.1 A/D 轉(zhuǎn)換器的分類20 4.4.2 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇22 5 5 測(cè)試軟件開(kāi)發(fā)22 5.

3、1 Microsoft Visual Basic 6.0 簡(jiǎn)介22 5.1.1 Visual Basic 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境22 5.2 設(shè)計(jì) VB 應(yīng)用程序的步驟25 5.2.1 設(shè)計(jì)用戶界面25 5.2.2 設(shè)置屬性25 5.2.3 編寫代碼26 5.2.4 保存和運(yùn)行調(diào)試工程、生成 EXE 文件26 5.3 振動(dòng)臺(tái)性能曲線測(cè)試系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)26 5.3.1 軟件簡(jiǎn)介26 5.3.2 特點(diǎn)26 5.3.3 系統(tǒng)要求27 5.3.4 運(yùn)行界面介紹27 6 6 設(shè)計(jì)小結(jié)32 參考文獻(xiàn)33 致謝34 附錄35 附錄一35 附錄二36 附錄三38 附錄四45 附錄五55 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第

4、 頁(yè) 共 75 頁(yè) 附錄六62 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 摘要摘要 這篇文章介紹了振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及其測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)就是用來(lái) 做振動(dòng)試驗(yàn)的一種裝置。本文對(duì)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)和這次所設(shè) 計(jì)的機(jī)械振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整個(gè)過(guò)程都作了詳細(xì)的論述。這次設(shè)計(jì)分為機(jī)械設(shè)計(jì)和測(cè)試 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)兩個(gè)部分。本次設(shè)計(jì)主要是爭(zhēng)對(duì)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，所以在機(jī)械設(shè)計(jì)部分中 的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，激振裝置的設(shè)計(jì)，以及臺(tái)架的設(shè)計(jì)都經(jīng)過(guò)方案的篩選。最后選 用懸臂梁機(jī)械振動(dòng)臺(tái)，其激振裝置是設(shè)計(jì)了一個(gè)能產(chǎn)生正玄波位移的凸輪和一個(gè)能 產(chǎn)生三角波位移的凸輪。在測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)部分根據(jù)需要選擇了一些

5、先進(jìn)的測(cè)試儀器， 比如位移傳感器和速度傳感器以及 A/D 轉(zhuǎn)換器，并且基于用 VB 語(yǔ)言編寫程序所實(shí)現(xiàn) 的測(cè)試軟件的開(kāi)發(fā)以便得到激振裝置所產(chǎn)生的位移和速度曲線，然后得到振動(dòng)臺(tái)的 振動(dòng)規(guī)律。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái) 懸臂梁 振動(dòng)測(cè)量 傳感器 測(cè)試系統(tǒng) 程序 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) The Design of The Shake Testing Table and Tested Systematic Development AbstractThis article has introduced the design of

6、 the shake testing table and tested systematic development. The shake testing table is a kind of device that is used for doing shake testing . This article make detailed argumentation to domestic and international current situation with development trend and the whole course of designing mechanical

7、shake testing table . This design is divided into two parts which is mechanical design and tested systematic development. The design is mainly design that contends for experimenting to the teaching, so the design of transmission organization , the design of device to defy shake and the design of a s

8、helf in the machinery all pass the screening of the scheme. So in tested systematic development choose some advanced testers according to the need, for example moves to spread the feeling machine and speeds to spread the feeling machine and the A/ D conversion machines and also on the basis of progr

9、amming with VB which is realized the development of a testing software, in order to be arouse to flap to equip the produce to move and the speed curve, then get the vibration regulation of vibrate the pedestal. Key wordsshake testing table Hang the arm beam shake measure sensor testing system progra

10、mme 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 1 1 概述概述 1.11.1 國(guó)內(nèi)外振動(dòng)臺(tái)的現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外振動(dòng)臺(tái)的現(xiàn)狀 對(duì)許多人來(lái)說(shuō)，振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是一個(gè)冷僻的專業(yè)詞匯，恐怕大部分人不知其為何 物。實(shí)際上，振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用范圍極廣，大到火箭制造，小到餅干的生產(chǎn)，都需要 做振動(dòng)試驗(yàn)。這樣一種被廣泛使用的關(guān)鍵設(shè)備，過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，由于受多種技 術(shù)的制約，我國(guó)所使用的振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)大多一直依靠國(guó)外進(jìn)口。 20世紀(jì)70年代，在國(guó)內(nèi)，振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)有“1噸推力1噸金”之說(shuō)，進(jìn)口1臺(tái)1噸級(jí)的 振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)需要花費(fèi)價(jià)值1噸黃金的代價(jià)。而且，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家長(zhǎng)期以來(lái)都對(duì)中國(guó) 實(shí)行中高端技術(shù)與產(chǎn)品的禁運(yùn)。以前，這些

11、國(guó)家對(duì)中國(guó)禁運(yùn)1噸以上的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)， 時(shí)至今日，5噸以上推力的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)仍被禁止運(yùn)到中國(guó)銷售，不僅振動(dòng)臺(tái)的心臟部 件不允許進(jìn)入中國(guó)，哪怕一個(gè)光標(biāo)都不允許中國(guó)進(jìn)口。 近年來(lái)，我國(guó)有關(guān)部門完全擺脫了模仿、消化、吸收等傳統(tǒng)模式，大膽采用新 工藝、新技術(shù)、新材料，用全新的創(chuàng)造、最優(yōu)化的設(shè)計(jì)、完全自主獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán) 開(kāi)發(fā)電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)系列產(chǎn)品，形成了產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化和國(guó)際化的特色。近3年來(lái)，蘇 州東菱連創(chuàng)國(guó)內(nèi)新高：開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)成功的6噸風(fēng)冷電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，填補(bǔ)了我國(guó)大推力風(fēng)冷 式電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的空白。在此產(chǎn)品的基礎(chǔ)上又?jǐn)U展出國(guó)際上最大推力的7噸風(fēng)冷式電動(dòng) 臺(tái)。今年4月，企業(yè)研制成功了我國(guó)最大的16噸水冷式電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，性

12、能指標(biāo)全面趕 超世界先進(jìn)水平，標(biāo)志著我國(guó)研制大推力電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的能力和水平躋身國(guó)際 先進(jìn)行列。 1.21.2 振動(dòng)臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)及研究主攻方向振動(dòng)臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)及研究主攻方向 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、更新快和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。由于電子、 電工及材料技術(shù)的提高和機(jī)械設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)，為振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)展提供了機(jī)遇， 而且隨著技術(shù)投入的加大，將會(huì)為振動(dòng)試驗(yàn)提供更可靠、高效率、低成本的設(shè)備。 因此，振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的發(fā)展的趨勢(shì)是非常明顯的。60年代，為滿足航天產(chǎn)品振動(dòng)試驗(yàn) 的需要，開(kāi)始了振動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)的研制，包括推力10N至100kN的振動(dòng)臺(tái)及各

13、種振動(dòng)測(cè) 量?jī)x表和傳感器。目前，振動(dòng)試驗(yàn)設(shè)備不僅在航天領(lǐng)域而且在其他行業(yè)發(fā)揮著作用， 成為一項(xiàng)重要民品。用于振動(dòng)試驗(yàn)的振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)從其激振方式上可分為三類：機(jī)械 式振動(dòng)臺(tái)、電液式振動(dòng)臺(tái)和電動(dòng)式振動(dòng)臺(tái)。從振動(dòng)臺(tái)的激振方向，即工作臺(tái)面的運(yùn) 動(dòng)軌跡來(lái)分，可分為單向(單自由度)和多向(多自由度)振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)。從振動(dòng)臺(tái)的功能 來(lái)分，可分為單一的正弦振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)和可完成正弦、隨機(jī)、正弦加隨機(jī)等振動(dòng)試驗(yàn) 和沖擊試驗(yàn)的振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)。 (1) 機(jī)械式振動(dòng)臺(tái) 由于其性能的局限，今后用量會(huì)越來(lái)越小。 (2) 電液式振動(dòng)臺(tái) 因其大推力、大位移可以彌補(bǔ)電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的不足，在未來(lái)振 動(dòng)試驗(yàn)中仍將發(fā)揮作用，尤其是在船舶和汽車行業(yè)會(huì)有

14、一定市場(chǎng)。 (3) 電動(dòng)振動(dòng)臺(tái) 將是未來(lái)振動(dòng)試驗(yàn)的主要設(shè)備，其制造技術(shù)會(huì)在兩個(gè)方面有 所發(fā)展。一是新材料的應(yīng)用，隨著大型磁性材料成本的降低，大型的永磁振動(dòng)臺(tái)將 成為可能，這種振動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約能源，且有高可靠性。功率放大器會(huì)采用更 多的數(shù)字化和模塊化的電路，體積越來(lái)越小，效率越來(lái)越高。二是新方法的應(yīng)用， 隨著有限元方法的推廣，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性可以準(zhǔn)確、快速的計(jì)算出來(lái)。因?yàn)檎?動(dòng)臺(tái)跟汽車等產(chǎn)品相比用戶是很少的，只能進(jìn)行小批量生產(chǎn)，這就便于對(duì)不同的用 戶、不同的試件進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件與夾具的一體化設(shè)計(jì)，使每一個(gè)實(shí)驗(yàn) 系統(tǒng)都達(dá)到最佳性能。 (4) 多向振動(dòng)臺(tái) 許多試驗(yàn)件，尤其是航空航天和

15、船舶行業(yè)的試驗(yàn)件，所處的 振動(dòng)環(huán)境并不是單自由度，而是多自由度的，顯然用目前常用的單方向激振的振動(dòng) 臺(tái)無(wú)法實(shí)現(xiàn)真實(shí)的振動(dòng)環(huán)境。為了更真實(shí)的模擬振動(dòng)環(huán)境，在 60 年代初期，美國(guó)就 開(kāi)始了三向振動(dòng)臺(tái)的研制，到 70 年代已成功的研制了工作頻率較高、失真度較小的 三向振動(dòng)系統(tǒng)。80 年代，702 所也開(kāi)始了這方面的研究。多向振動(dòng)臺(tái)有電動(dòng)式和液 壓式，電動(dòng)式可以實(shí)現(xiàn)高的工作頻率和低的波形失真，而液壓式適合于低頻工作， 容易實(shí)現(xiàn)大激振力。目前三向及多向振動(dòng)系統(tǒng)在美、日等國(guó)家應(yīng)用較多，在我國(guó)使 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 用還很少。但隨著技術(shù)的日益成熟，多向振動(dòng)臺(tái)將以其自身的性

16、能優(yōu)勢(shì)和高的工作 效率得以推廣。 1.31.3振動(dòng)量測(cè)試的發(fā)展趨勢(shì)及研究主攻方向振動(dòng)量測(cè)試的發(fā)展趨勢(shì)及研究主攻方向 振動(dòng)量測(cè)技術(shù)的發(fā)展是于整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展密切相關(guān)的.18世紀(jì),隨著世界工 業(yè)革命的興起,生產(chǎn)迅速發(fā)展.在工業(yè)廠房,機(jī)器基礎(chǔ),橋梁等領(lǐng)域中,由于機(jī)械轉(zhuǎn)速的 增大,車輛運(yùn)載能力,運(yùn)行速度的提高,經(jīng)典的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)已不能適應(yīng),振動(dòng)理論這門 新的分支應(yīng)運(yùn)而生. 實(shí)際工程中的振動(dòng)問(wèn)題是復(fù)雜的,單靠理論分析具有其局限性.由于不熟悉結(jié)構(gòu) 在新條件下的工作性能,由振動(dòng)引起的工程倒塌事件大量出現(xiàn),促使人們?cè)O(shè)法進(jìn)行振 動(dòng)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證讓結(jié)構(gòu)可靠程度,并尋求結(jié)構(gòu)工作的內(nèi)在規(guī)律為建立新的結(jié)構(gòu)計(jì)算理論 奠定基礎(chǔ)

17、.為此測(cè)試設(shè)備也隨之發(fā)展.早期的振動(dòng)測(cè)量?jī)x是機(jī)械式的.此外還有多簧式 頻率計(jì). 在40年代,使用叫多的仍然是機(jī)械式測(cè)試儀,有手持測(cè)振儀及蓋格爾萬(wàn)能測(cè)振儀 等. 在40年代,電阻應(yīng)變儀研制成功,其適用范圍由靜應(yīng)變測(cè)量,逐步發(fā)展到動(dòng)應(yīng)變測(cè) 量和振動(dòng)測(cè)量. 隨著電子技術(shù)的發(fā)展,測(cè)振用的傳感器發(fā)展很快.按被測(cè)參數(shù)來(lái)分:有唯一,速度, 加速度傳感器等;按傳感器敏感元件工作特點(diǎn)來(lái)分:有電動(dòng)式,磁電式,壓電式,壓阻式,差 容式,應(yīng)變電阻式等. 測(cè)試方法上也發(fā)展較快.有相位共振發(fā),矢量分析法.附加質(zhì)量法,附加剛度法,復(fù) 數(shù)功率法,多點(diǎn)激振法,機(jī)械阻抗法等. 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè)

18、 2 2 總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì) 下圖是一般的測(cè)試框圖（圖 1） ，整個(gè)測(cè)試過(guò)程大體上可分為 5 個(gè)基本環(huán)節(jié)。 （1）測(cè)試對(duì)象 也稱為試驗(yàn)?zāi)Ｐ停菧y(cè)試的主體。在工程上它通常是承受動(dòng) 載荷的動(dòng)力結(jié)構(gòu)。測(cè)試對(duì)象既可以是實(shí)際結(jié)構(gòu)原型，也可以是按一定相似關(guān)系制作 的比例模型。在這里選用的是實(shí)際結(jié)構(gòu)原型。 （2）激勵(lì)環(huán)節(jié) 為了獲得測(cè)試所需的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)，必須對(duì)結(jié)構(gòu)施加一定形式 的激勵(lì)。按試驗(yàn)的要求不同，有多種激勵(lì)方式和設(shè)備可供選用。在這里選用的是懸 臂梁機(jī)械振動(dòng)臺(tái)。 （3）測(cè)量環(huán)節(jié) 測(cè)量環(huán)節(jié)包括有傳感器及配套的測(cè)量電路所組成的傳感器測(cè)量 系統(tǒng)。傳感器測(cè)量系統(tǒng)在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中擔(dān)當(dāng)了將機(jī)械振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為電

19、信號(hào)的重任， 它直接關(guān)系到試驗(yàn)的成敗和精度。因此，在任何測(cè)試場(chǎng)合，首先要保證這一環(huán)節(jié)的 可靠性。應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)所要求的頻率范圍，幅值量級(jí)，測(cè)量參數(shù)（振動(dòng)位移，速度， 加速度，力和應(yīng)變等）及試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷臈l件選擇合適的傳感器測(cè)量系統(tǒng)。 （4）分析環(huán)節(jié) 分析環(huán)節(jié)的作用是對(duì)來(lái)自傳感器測(cè)量系統(tǒng)的原始振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行 波形分析，變換等處理，以給出試驗(yàn)所要求的結(jié)果。隨著試驗(yàn)研究的深入和測(cè)試技 術(shù)的發(fā)展，分析的內(nèi)容也在不斷地充實(shí)與發(fā)展。用于分析的儀器，種類越來(lái)越多， 功能也越來(lái)越強(qiáng)。 （5）檢測(cè)環(huán)節(jié) 測(cè)試的最后結(jié)果通過(guò)檢測(cè)環(huán)節(jié)以數(shù)據(jù)和圖表形式提供出來(lái)，它 包括多種用于顯示，記錄和繪圖的儀器，比如幅值和相位檢測(cè)儀器，電子

20、示波儀， 光線示波儀，x-y 函數(shù)記錄儀，電平記錄儀，數(shù)字繪圖儀，打印機(jī)和用于存儲(chǔ)分析結(jié) 果的磁盤驅(qū)動(dòng)器等。 圖圖 1 測(cè)試框圖測(cè)試框圖 振動(dòng)臺(tái) 位移傳感器 器 速度傳感器 振動(dòng)信號(hào) 分析設(shè)備 顯示，記錄， 繪圖設(shè)備 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)以測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 3 3 主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.13.1 電動(dòng)機(jī)的確定電動(dòng)機(jī)的確定 3.1.13.1.1、電動(dòng)機(jī)的分類、電動(dòng)機(jī)的分類（圖 2） 圖圖 2 2 電動(dòng)機(jī)分類電動(dòng)機(jī)分類 3.1.23.1.2、電動(dòng)機(jī)的選擇、電動(dòng)機(jī)的選擇 在這里選用的是 SZ 系列的寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)。 (1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是激磁便于

21、調(diào)整，易于安排補(bǔ)償繞組和換向 極，電機(jī)的換向性能得到改善，成本低，可以在較寬的速度范圍內(nèi)得到恒轉(zhuǎn)速特性。 電機(jī)定子（磁鋼）采用矯頑力高，不易去磁的永磁材料（鐵氧體永久磁鐵） ，轉(zhuǎn) 子（電樞）直徑大并且有槽，因而熱容量大，結(jié)構(gòu)上又采用了通常凸極式和隱極式 永磁電機(jī)磁路的組合，提高了電動(dòng)機(jī)氣隙磁密。同時(shí)，在電機(jī)尾部裝有高精度低紋 波的測(cè)速發(fā)電機(jī)并可加裝光電編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器及制動(dòng)器為速度環(huán)提供了較高的 增量，能獲得優(yōu)良的低速剛度和動(dòng)態(tài)性能。因此，寬調(diào)速直流伺復(fù)電機(jī)是目前機(jī)電 電 動(dòng) 機(jī) 按 電 流 類 型 按 容 量 或 尺 寸 直流電動(dòng)機(jī) 交流電動(dòng)機(jī) 同步電動(dòng)機(jī) 異步電動(dòng)機(jī) 鼠籠型電動(dòng) 機(jī) 繞線

22、型電動(dòng) 機(jī) 按 轉(zhuǎn) 子 結(jié) 構(gòu) 按 相 數(shù) 單相電動(dòng)機(jī) 多相電動(dòng)機(jī) 大型電動(dòng)機(jī) 中型電動(dòng)機(jī) 小型電動(dòng)機(jī) 小功率電動(dòng) 機(jī) 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 一體化閉環(huán)伺復(fù)系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛的一種控制電機(jī)。 其主要特點(diǎn)是調(diào)速范圍寬，低速運(yùn)行平穩(wěn)；負(fù)載特性硬，過(guò)載能力強(qiáng)，在一定 的速度范圍內(nèi)可以做到恒力矩輸出。反映速度快，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好。當(dāng)然，寬調(diào)速 直流伺復(fù)電機(jī)體積較大，其電刷易磨損，壽命受到一定限制。 (2)型號(hào)及參數(shù)（表 1） 型號(hào)轉(zhuǎn)矩 mN.M 轉(zhuǎn)速 r/min 功率 KW 電壓 電樞/激 磁 V 電流 電樞/ 激磁 A 允許順逆 轉(zhuǎn)速差 r/min 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (不大于 k

23、g.m 55SZ0943100000.481100.66/0.0 9 40015 表表 1 1 電動(dòng)機(jī)的型號(hào)及參數(shù)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)及參數(shù) (3)外形與尺寸（表 2） （圖 3） 以下是端改凸緣安裝型式的 SZ 系列伺復(fù)電動(dòng)機(jī)的外形及安裝尺寸. (mm) Nh2h3MPSD1LDE H7-h120.15-h6- 4242.548584.560101512 L4FGdD2E2L12F1G2D2 -+0.005 -0.015 h11H11h6-+0.005 -0.015 h11H11 13.523.3741213.5光軸 表表 2 2 電動(dòng)機(jī)的外形與尺寸電動(dòng)機(jī)的外形與尺寸 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)以測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

24、 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) P M M LP 圖圖 3 3 電動(dòng)機(jī)的外形圖電動(dòng)機(jī)的外形圖 3.23.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定 3.2.13.2.1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類（圖 4） 圖圖 4 4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分類 3.2.23.2.2、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 在選擇傳動(dòng)類型時(shí)所應(yīng)根據(jù)的主要指標(biāo)是：效率高，外廓尺寸小，質(zhì)量小，運(yùn) 機(jī) 械 傳 動(dòng) 摩擦傳動(dòng) 嚙合傳動(dòng) 定傳動(dòng)比 傳動(dòng) 變傳動(dòng)比 傳動(dòng) 摩擦輪傳動(dòng) 帶傳動(dòng) 齒輪，蝸桿 及螺旋傳動(dòng) 同步帶傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 動(dòng) 力 方 式 分 改 變 傳 動(dòng) 比 分 有級(jí)變速 傳動(dòng) 無(wú)級(jí)變速 傳動(dòng) 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第

25、頁(yè) 共 75 頁(yè) 動(dòng)性能良好及符合生產(chǎn)條件（生產(chǎn)的可能性，預(yù)期的生產(chǎn)率及生產(chǎn)成本）等。在這 里選用了同步帶傳動(dòng)。 帶傳動(dòng)（圖 5）是有固聯(lián)于主動(dòng)軸上的帶輪 1（主動(dòng)輪） ，固聯(lián)于從動(dòng)軸上的帶 輪 3（從動(dòng)輪）和緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶 2 組成的 （如下圖所示） 。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的摩擦（或嚙合） ，便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞 一定動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，造價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，在近 代機(jī)械中被廣泛應(yīng)用。 圖圖 5 5 帶傳動(dòng)示意圖帶傳動(dòng)示意圖 3.2.33.2.3、帶的選擇及計(jì)算帶的選擇及計(jì)算 選擇同步帶傳動(dòng)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 55SZ09，最大轉(zhuǎn)速 n1

26、=10000r/min，額定功率 P=400w，減速傳動(dòng)比 i=10000/6000=1.7，每天工作10 小時(shí)。 此小節(jié)所查參數(shù)表都是來(lái)源于楊黎明 主編，王智相 副主編， 機(jī)電一體化 系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè) ，國(guó)防工業(yè)出版社（北京） (1) 計(jì)算功率 工作情況系數(shù) KA 由表 2.113 查得 KA=1.2 計(jì)算功率 Pd=KA*P=1.2*400=480w (2) 選定帶型和節(jié)距 根據(jù) Pd 和 n1 由圖 2.13 選定帶型 L 型。 由表 2.12 選定帶節(jié)距 Pd=9.525mm (3) 帶輪齒數(shù) Z1 v v 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)以測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 根據(jù)帶型和 n1 由表 2.

27、114 查得 Zmin=18，取 Z1=20 (4) 帶輪節(jié)圓直徑 d1 d1=Z1*Pb/=20*9.525/=60.67mm (5) 小帶輪的外徑 da1 由表 2.17 查得 da1=59.88mm (6) 大帶輪齒數(shù) Z2 Z2=I*Z1=1.7*20=34 (7) 大帶輪節(jié)圓直徑 d2 d2=Z2*Pb/=34*9.525/=103.14mm (8) 大帶輪外徑 da2 由表 2.17 查得 da2=108.39mm (9) 帶速 v v=*d1*n1/60000=*60.67*10000/60000=31.7m/s35m/s，合格 (10) 初定軸間距 a0 根據(jù)推薦范圍：0.7*

28、（d1+d2）a02*（d1+d2） 即 114.67mma0327.62mm，所以初取 a0=220mm (11) 帶長(zhǎng) L0 及齒數(shù) Z L0=2*a0+/2*（d1+d2）+（d2-d1）/（4*a0） =2*220+/2*（60.67+103.14）+（103.14-60.67）/（4*220） =440+257.18+2.05 =699.23mm 由表 2.13 選用帶長(zhǎng)代號(hào)為 270 的 L 型同步帶，其節(jié)線長(zhǎng)為 Lp=685.80mm，帶齒數(shù) Z=72 (12) 實(shí)際軸間距 a a=a0+（Lp-L0）/2=220+（685.80-699.23）/2=213.29mm (13)

29、小帶輪嚙合齒數(shù) Zm Zm1/2-（d2-d1）/（6*a）*Z1=1/2-（103.14-60.67） /（6*213.29）*20 =9.34 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 取整 Zm=9 (14) 基本額定功率 P0 由表 2.116 查出 Ta=245N，m=0.096Kg/m 則 P0=（Ta-mv）*v/1000=（245-0.096*31.7）/1000=4.7KW (15) 寬 bs 由表 2.115 查得 L 型帶的 bs0=25.4 mm 因?yàn)?Zm=96，所以 Kz=1 則 bs=bs0*=25.4* 14 . 1 )0*(PKzPd 14 . 1

30、 )7 . 4*1 ()001 . 0 *48( =24.9mm 由表 2.18 查得應(yīng)選帶寬代號(hào)為 100 的 L 型帶 標(biāo)準(zhǔn)帶寬 bs=25.4mm (16) 帶作用在軸上的里 Fr Fr=1000*Pd/v=1000*4.8/31.7=151.42N (17) 帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸（圖 6） （圖 7） 由表 2.16，2.17，2.18，2.19 查得帶輪尺寸如下所示： 直邊齒同步帶帶輪的尺寸和公差：（表 3） 圖圖 6 6 帶輪輪齒示意圖帶輪輪齒示意圖 齒槽 底 寬 齒高槽半 角 齒跟圓 角半 徑 齒頂圓 角半 徑 節(jié)頂 距 外圓 直 徑 外圓 節(jié) 距 跟圓節(jié) 距 bwhg 1. 5 Rf

31、ra 2 daPadfL 型 3.05 0.1 0 2.67201.191.170.762da=d- 2 Pa= *d a/Z df=da-2hg 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)以測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 表表 3 3 帶輪的尺寸及公差帶輪的尺寸及公差 d D l L P 圖圖 7 7 帶輪的結(jié)構(gòu)示意圖帶輪的結(jié)構(gòu)示意圖 3.33.3 振動(dòng)源的設(shè)計(jì)振動(dòng)源的設(shè)計(jì) 3.3.13.3.1、產(chǎn)生正玄波位移的凸輪的設(shè)計(jì)、產(chǎn)生正玄波位移的凸輪的設(shè)計(jì) 偏心輪機(jī)械振動(dòng)臺(tái)的工作原理是當(dāng)偏心輪 w 中心 O1 繞著轉(zhuǎn)軸中心 O 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 振動(dòng)臺(tái)面就發(fā)生上下往復(fù)振動(dòng)。 方案 1：令凸輪（圖 8）圓心為 K，轉(zhuǎn)軸圓心為

32、O1，則偏距 r=KO1，振動(dòng)位移 x 為 x=r*sinwt。由此可知：振幅由偏心距 r 決定，頻率由直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。 理論上，這種振動(dòng)臺(tái)在一定的偏心距下其振幅不隨試件的質(zhì)量和使用頻率而變化。 為了便于調(diào)節(jié)偏心距，可采用方案 2。 圖圖 8 8 偏心凸輪裝置示意圖偏心凸輪裝置示意圖 方案 2：此方案采用的是雙凸輪裝置（圖 9） ，內(nèi)凸輪固定在轉(zhuǎn)軸上，外凸輪套 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 在內(nèi)凸輪上，內(nèi)，外兩凸輪的相對(duì)位置是可調(diào)節(jié)的。當(dāng)兩個(gè)凸輪的圓心 O2，O3 和轉(zhuǎn) 軸 O1 的位置如圖所示時(shí)，整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)的偏心距 e3=e1+e2，e1 表示內(nèi)吐露以內(nèi)的 偏

33、心距，e2 表示外凸輪的偏心距。如果將外凸輪相對(duì)內(nèi)凸輪旋轉(zhuǎn) 180，而且如果 e1=e2=c，則外凸輪的圓心 O3 和軸心 O1 重合，即 e0=e2-e1=0。于是通過(guò)改變兩個(gè) 凸輪的相對(duì)位置，振動(dòng)臺(tái)的振幅既可在 0-2c 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 圖圖 9 9 雙凸輪裝置示意圖雙凸輪裝置示意圖 3.3.23.3.2、產(chǎn)生三角形波位移的凸輪的設(shè)計(jì)、產(chǎn)生三角形波位移的凸輪的設(shè)計(jì) 根據(jù)要求所要設(shè)計(jì)的是一頂尖對(duì)心直動(dòng)從動(dòng)件盤狀凸輪機(jī)構(gòu)，其凸輪廓線是根 據(jù)圖 10（左）所示的從動(dòng)件位移線圖 s- 設(shè)計(jì)而成的。當(dāng)凸輪以角速度 w 繞其軸心 O 順時(shí)針等速轉(zhuǎn)速度，從動(dòng)件的高副元素（頂尖）將沿凸輪的高副元素（廓線）作

34、 相對(duì)運(yùn)動(dòng)，顯然，從動(dòng)件一定能夠再現(xiàn)圖 10（左）所示的 s- 位移線圖。為了使凸 輪保持靜止，可虛擬地給整個(gè)機(jī)構(gòu)加上一個(gè)繞凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)軸心 O 反轉(zhuǎn)的公共角速度（- w） 。顯然，這時(shí)凸輪與從動(dòng)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)并沒(méi)有改變，但凸輪將保持靜止，而 從動(dòng)件則一方面連同其導(dǎo)軌一起以角速度（-w）繞凸輪軸心 O 轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又在其導(dǎo) 軌內(nèi)移動(dòng)，再現(xiàn)圖 10（左）所示的位移圖。顯然，從動(dòng)件在上述復(fù)合運(yùn)動(dòng)中其頂尖 的運(yùn)動(dòng)軌跡即為凸輪的輪廓曲線。 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)以測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) x 圖圖 1010 三角凸輪示意圖三角凸輪示意圖 3.43.4 振動(dòng)臺(tái)臺(tái)架的設(shè)計(jì)振動(dòng)臺(tái)臺(tái)架的設(shè)計(jì) 振動(dòng)臺(tái)臺(tái)架的結(jié)構(gòu)

35、形狀和尺寸大小，決定于安裝在它內(nèi)部或外部的零件和部件 的形狀和尺寸及其相互配置，受力與運(yùn)動(dòng)情況等。臺(tái)架的一些結(jié)構(gòu)尺寸，如壁厚， 凸緣寬度，肋板厚度等，對(duì)抬架的工作能力，材料消耗，質(zhì)量和成本，均有重大的 影響。但是由于這些部位形狀的不規(guī)則和應(yīng)力分布的復(fù)雜性，按照經(jīng)驗(yàn)公式，經(jīng)驗(yàn) 數(shù)據(jù)或比照現(xiàn)用的類似裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，而略去強(qiáng)度和剛度等的分析與校核。 （尺寸如 副圖） 3.5 校核校核 3.5.13.5.1 計(jì)算懸臂梁受的力計(jì)算懸臂梁受的力 (1)位移為負(fù)時(shí) 由此可知: RB=-P,MB=-PL,QX=-PX,MX=-PX 撓度 fx=-PL/(6EI)(2-3+) 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第

36、頁(yè) 共 75 頁(yè) fA=-PL/(3EI) 則 P=-fA(3EI)/L 取 fA=-10mm,E=210GPa，L=400mm,I=bh/12=50mm（5mm）/12， 則 P=-10mm3210GPa50mm（5mm）/12（400mm）=51.3N （2）位移為正時(shí)同理 3.5.23.5.2 校核頂桿的強(qiáng)度校核頂桿的強(qiáng)度 頂桿允許的最大軸力為 NmaxA 頂桿的材料是鋼，取=60MPa，直徑 D=15mm 則 Nmax60MPa（15mm）/4=10.6KN 而 P10.6KN，合格 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)以測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 4 4 測(cè)試系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)測(cè)試系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 4.1

37、4.1 測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)成 振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是只測(cè)定振動(dòng)量的總有效值或峰值的儀器或系統(tǒng)。通常它是由傳 感器，信號(hào)放大器，衰減和檢測(cè)指示裝置，信號(hào)變換器（線性-對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換）等組成。 4.24.2 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 (1) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知需要測(cè)量的振動(dòng)信號(hào)的位移為正玄波和三角形波兩種， 信號(hào)的幅值范圍為 0-10mm，頻率分布范圍為 1-100HZ。根據(jù)這些基本情況，選擇合 適的傳感器，放大器及記錄設(shè)備。若現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，還要確定對(duì)所測(cè) 量的信號(hào)進(jìn)行何種數(shù)據(jù)處理，依此選擇數(shù)據(jù)處理器。 (2) 測(cè)試之前對(duì)測(cè)試所用的傳感器要進(jìn)行性能指標(biāo)的檢查，校準(zhǔn)。對(duì)整套測(cè)試 系統(tǒng)

38、要進(jìn)行標(biāo)定，并作詳細(xì)的記錄，包括儀器各旋鈕的位置。 (3) 測(cè)試之前要根據(jù)對(duì)時(shí)域信號(hào)的要求，確定好記錄標(biāo)記的方案，測(cè)試系統(tǒng)和 結(jié)構(gòu)的同步方案。 (4) 作好傳感器的安裝和保護(hù)的準(zhǔn)備工作。 (5) 仔細(xì)確定安裝傳感器的測(cè)點(diǎn)位置，要選擇能代表被測(cè)對(duì)象特征的安裝位置， 并盡量減少附加質(zhì)量對(duì)被測(cè)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。 (6) 根據(jù)測(cè)試目的和要求，準(zhǔn)備好現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試記錄分析表格。主要內(nèi)容包括：時(shí) 間，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，氣候條件，測(cè)試對(duì)象名稱，測(cè)試條件，測(cè)試參數(shù)，測(cè)試情況等。 (7) 現(xiàn)場(chǎng)安裝固定好傳感器，并布線連接整套測(cè)試系統(tǒng)。然后對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行 測(cè)前檢查。 (8) 對(duì)初次測(cè)試的信號(hào)要進(jìn)行信號(hào)的重放和直觀分析工作，檢

39、查測(cè)得的信號(hào)是 否正常。 (9) 對(duì)整個(gè)測(cè)試過(guò)程要認(rèn)真仔細(xì)地作好記錄以便在以后的數(shù)據(jù)處理和分析中進(jìn) 行查閱。 4.34.3 傳感器的確定傳感器的確定 4.3.14.3.1、傳感器分類、傳感器分類 將各種非電量變換為電量的裝置就是傳感器 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 傳感器是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。如果沒(méi)有傳感器對(duì)原始參數(shù)進(jìn) 行精確可靠的測(cè)量，那么無(wú)論是信號(hào)轉(zhuǎn)換或信息處理，或都最佳數(shù)據(jù)的顯示與控制 都是不可能實(shí)現(xiàn)的。 分類：（表 4） 傳感器分類 轉(zhuǎn)換形式中間參量 轉(zhuǎn)換原理傳感器名稱典型應(yīng)用 移動(dòng)電位器角點(diǎn)改變電阻電位器傳感器位移 改變電阻絲或片的尺寸 電阻絲應(yīng)

40、變傳感器、 半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器 微應(yīng)變、力、 負(fù)荷 熱絲傳感器 氣流速度、 液體流量 電阻溫度傳感器 溫度、輻射 熱 利用電阻的溫度效應(yīng)（電阻 的溫度系數(shù)） 熱敏電阻傳感器溫度 利用電阻的光敏效應(yīng)光敏電陰傳感器 光強(qiáng) 電阻 利用電阻的濕度效應(yīng)濕敏電阻濕度 改變電容的幾何尺寸 力、壓力、 負(fù)荷、位移 電容 改變電容的介電常數(shù) 電容傳感器 液位、厚度、 含水量 改變磁路幾何尺寸、導(dǎo)磁體 位置 電感傳感器位移 渦流去磁效應(yīng)渦流傳感器 位移、厚度、 含水量 利用壓磁效應(yīng)壓磁傳感器力、壓力 差動(dòng)變壓器位移 自速角機(jī)位移 電感 改變互感 旋轉(zhuǎn)變壓器位移 振弦式傳感器壓力、力 振筒式傳感器氣壓頻率改變諧振回路

41、中的固有參數(shù) 石英諧振傳感器力、溫度等 利用莫爾條紋光柵 改變互感感應(yīng)同步器 電參數(shù) 計(jì)數(shù) 利用拾磁信號(hào)磁柵 大角位移、 大直線位移 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)以測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 數(shù)字利用數(shù)字編碼角度編碼器大角位移 溫差電動(dòng)勢(shì)熱電偶溫度熱流 霍爾效應(yīng)霍樂(lè)傳感器磁通、電流 電磁感應(yīng)磁電傳感器 速度、加速 度 電動(dòng)勢(shì) 光電效應(yīng)光電池光強(qiáng) 輻射電離電離室 離子計(jì)數(shù)、 放射性強(qiáng)度 電能量 電荷 壓電效應(yīng)壓電傳感器 表表 4 4 傳感器分類傳感器分類 4.3.24.3.2、傳感器的選擇、傳感器的選擇 (1) 位移傳感器 在這里選用的是差動(dòng)變壓器式高精度位移傳感器（Linear variable

42、differential transformer displacement transducer） 。 用途及特點(diǎn) 差動(dòng)變壓器式（LVDT）位移傳感器具有良好的環(huán)境適應(yīng)性、使用壽命長(zhǎng)、靈敏 度和分辨率高的特點(diǎn)。使用時(shí)只要把 LVDT 的殼體夾固在參照物上，其測(cè)桿頂（或夾 固）在被測(cè)點(diǎn)上，就可以直接測(cè)量物體間的相對(duì)變位。廣泛用于測(cè)量預(yù)先被變成位 移的各種物理量。 把 LVDT 的電測(cè)線路采用微電子技術(shù)全部封裝入 LVDT 的殼體內(nèi)。輸入電壓 9V15V，輸出信號(hào)5V 或 05V 或 010V 或 420mA 的信號(hào)，可與四位半數(shù) 顯表配合使用，該儀器便于攜帶和在無(wú)交流電源的環(huán)境中使用。DCLVD

43、T 具有較強(qiáng) 的抗干擾能力，可在潮濕，大電流或強(qiáng)磁場(chǎng)等惡劣環(huán)境下工作，適宜遙測(cè)。 工作原理 LVDT 位移傳感器由同心分布在線圈骨架上一初級(jí)線圈 P，二個(gè)級(jí)線圈 S1 和 S2 組成，線圈組件內(nèi)有一個(gè)可自由移動(dòng)的桿裝磁芯（鐵芯） ，當(dāng)鐵芯在線圈內(nèi)移動(dòng)時(shí)， 改變了空間的磁場(chǎng)分布，從而改變了初次級(jí)線圈之間的互感量 M，當(dāng)初級(jí)線圈供給 一定頻率的交變電壓時(shí)，次級(jí)線圈就產(chǎn)生了感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，隨著鐵芯的位置不同，次 級(jí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也不同，這樣，就將鐵芯的位移量變成了電壓信號(hào)輸出。為了 提高傳感器靈敏度改善線性度，實(shí)際工作時(shí)是將兩個(gè)次級(jí)線圈反串接，故兩個(gè)次級(jí) 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 7

44、5 頁(yè) 電纜 線夾測(cè)頭測(cè)桿導(dǎo)向殼 體 傳感器外型示意圖 線圈電壓極性相反，于是，傳感器的輸出是兩個(gè)次級(jí)線圈電壓之差，其電壓差值與 位移量成線性關(guān)系。原理圖（圖 11）如下： 圖圖 1111 位移傳感器的原理圖位移傳感器的原理圖 外形圖及尺寸（圖 12） 圖圖 1212 位移傳感器的外形圖位移傳感器的外形圖 主要技術(shù)指標(biāo)（表 5） 表表 5 5 位移傳感器的技術(shù)指標(biāo)位移傳感器的技術(shù)指標(biāo) 使用注意事項(xiàng) a 傳感器測(cè)桿應(yīng)與被測(cè)物垂直接觸。 b 請(qǐng)別讓活動(dòng)的鐵芯和測(cè)桿受大的側(cè)向力而造成變形彎曲，否則會(huì)嚴(yán)重影 響測(cè)桿的活動(dòng)靈活性。傳感器不可敲打、跌落。 直流差動(dòng)變壓器參 型 數(shù) 號(hào) 測(cè)量范圍(mm) 線

45、性度 (%) 靈敏度 (mV/mm) 外形尺寸(mm) 重量(g) DA 一 55(010) 0.05100019021.4 220 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)以測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) c 避免所有引線在焊接處和電纜的夾固處斷線。 d 夾持傳感器殼體時(shí)應(yīng)避免松動(dòng)，但也不可用力太大、太猛。 f 安裝傳感器時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)（挪動(dòng)）傳感器的夾持位置，使其位移變化不超出 測(cè)量范圍，既通過(guò)觀測(cè)位移讀數(shù)，使位移在預(yù)定的變化內(nèi)，信號(hào)輸出不 超出額定范圍。 g 接線圖（圖 13）如下： 圖圖 1313 位移傳感器的接線圖位移傳感器的接線圖 (2) 速度傳感器 在這里選用的是 SD-F 系列的線速度傳感器。 用途及特

46、點(diǎn) 它是用來(lái)測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)速度的傳感器，它可以將直線運(yùn)動(dòng)的速度轉(zhuǎn)換成電壓輸 出，并保持線性關(guān)系，從而達(dá)到自動(dòng)控制或測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)的目的。廣泛應(yīng)用于航空， 機(jī)械，冶金，兵器，儀器儀表，石油，地質(zhì)等部門。 主要技術(shù)參數(shù)（表 6） 表表 6 6 速度傳感器的技術(shù)參數(shù)速度傳感器的技術(shù)參數(shù) 參 型 數(shù) 號(hào) 工作行 程 (mm) 線性 度 (%) 測(cè)量速 度范圍 （m/s） 外形 尺寸 (mm) 工作 溫度 （C） 輸入 電壓 （V） 輸出 電壓 （V） SD-F-25 250.50-105026 -20-652200-5 + 12 V （紅色） O V （黃色） 輸出信號(hào)(高) （白色） 輸出信號(hào)（低） （

47、蘭色） 12 V （綠色） 屏蔽層 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) 4.44.4A/DA/D 轉(zhuǎn)換器的確定轉(zhuǎn)換器的確定 4.4.14.4.1、A/DA/D 轉(zhuǎn)換器的分類轉(zhuǎn)換器的分類（圖 14） 圖圖 1414 A/DA/D 轉(zhuǎn)換器的分類轉(zhuǎn)換器的分類 4.4.24.4.2、A/DA/D 轉(zhuǎn)換器的選擇轉(zhuǎn)換器的選擇（圖 15） 在這里選用的是 12 位 32 路 100KHz 轉(zhuǎn)換率 A/D 轉(zhuǎn)換，16 路開(kāi)關(guān)量輸入輸出板。 圖圖 1515 A/DA/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 （1）基本功能 PCI-7422 是 12 位 32 路 A/D 轉(zhuǎn)換接口板，采用 PCI 標(biāo)準(zhǔn)總線（+5V）

48、 ，可插入 工業(yè) PC 機(jī)或兼容機(jī) PCI 插槽中。該接口板電路簡(jiǎn)單可靠，價(jià)格低廉， A/D 轉(zhuǎn)換芯 片采用 100KHz AD1674(或 BB774)，輸入量范圍程多。板上有 16 路開(kāi)關(guān)量 TTL 電平 輸入、16 路 TTL 電平開(kāi)關(guān)量輸出。A/D 信號(hào)由 37 芯 D 型孔頭接入，開(kāi)關(guān)量信號(hào)由 40 芯 IDC 接入接出。 A/D 轉(zhuǎn)換器 積分型 逐次逼近型 并行比較型/ 串并行型 - 調(diào)制 型 電容陣列逐 次比較型 壓頻變換型 振動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)以測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 第 頁(yè) 共 75 頁(yè) （2）性能特點(diǎn) A/D DI/DO 性能 通道數(shù)： 單端 32 路 輸入電壓：05V，010V，2.5V