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1、第四章第四章 速度、加速度傳感器速度、加速度傳感器2第一節(jié)第一節(jié) 速度傳感器速度傳感器一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機v測速發(fā)電機是機電一體化系統(tǒng)中用于測量和測速發(fā)電機是機電一體化系統(tǒng)中用于測量和自動調節(jié)電機轉速的一種傳感器。自動調節(jié)電機轉速的一種傳感器。v它由帶有繞組的它由帶有繞組的定子定子和和轉子轉子構成。根據電磁構成。根據電磁感應原理，當轉子繞組供給勵磁電壓并隨被感應原理，當轉子繞組供給勵磁電壓并隨被測電動機轉動向，測電動機轉動向，定子繞組則產生與轉速成定子繞組則產生與轉速成正比的感應電動勢正比的感應電動勢。3第一節(jié)第一節(jié) 速度傳感器速度傳感器一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機v根據勵磁電流的種類

2、，測速發(fā)電機可分為：根據勵磁電流的種類，測速發(fā)電機可分為：v直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機v他勵式他勵式v永磁式永磁式v交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機4第一節(jié)第一節(jié) 速度傳感器速度傳感器一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機v在實際應用中，機電一體化系統(tǒng)對測速發(fā)電在實際應用中，機電一體化系統(tǒng)對測速發(fā)電機的主要要求有：機的主要要求有：v輸出電壓對轉速應保持較精確的正比例關輸出電壓對轉速應保持較精確的正比例關系系v轉動慣量要小轉動慣量要小v靈敏度要高，即測速發(fā)電機的輸出電壓對靈敏度要高，即測速發(fā)電機的輸出電壓對轉速的變化反應要靈敏轉速的變化反應要靈敏5第一節(jié)第一節(jié) 速度傳感器速度傳感器一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電

3、機v由于測速發(fā)電機比較容易滿足上述要求，且由于測速發(fā)電機比較容易滿足上述要求，且性能穩(wěn)定，故被廣泛用于機電一體化系統(tǒng)中性能穩(wěn)定，故被廣泛用于機電一體化系統(tǒng)中的電動機轉速的測量和自動調節(jié)的電動機轉速的測量和自動調節(jié)v一般測量范圍為一般測量范圍為(20400)r/min。6一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機v直流測速發(fā)電機是一種微型直流發(fā)電機。它直流測速發(fā)電機是一種微型直流發(fā)電機。它的定子、轉子結構與直流伺服電動機基本相的定子、轉子結構與直流伺服電動機基本相同。同。7一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機v若按定子磁極的勵磁方式不同，可分為若按定子磁

4、極的勵磁方式不同，可分為電磁電磁式式和和永磁式永磁式兩大類；兩大類；v若按電樞的結構形式不同，可分為若按電樞的結構形式不同，可分為無槽電樞無槽電樞、有槽電樞有槽電樞、空心杯電樞空心杯電樞和和圓盤印刷繞組圓盤印刷繞組等幾等幾種。種。8一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(1)直流測速發(fā)電機的輸出特性直流測速發(fā)電機的輸出特性v直流測速發(fā)電機的工作原理與一般直流發(fā)電直流測速發(fā)電機的工作原理與一般直流發(fā)電機相同。在恒定磁場中，旋轉的電樞繞組切機相同。在恒定磁場中，旋轉的電樞繞組切割磁通，并產生感應電動勢。割磁通，并產生感應電動勢。9一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機

5、直流測速發(fā)電機(1)直流測速發(fā)電機的輸出特性直流測速發(fā)電機的輸出特性v由電刷兩端引出的電樞感應電動勢為由電刷兩端引出的電樞感應電動勢為SeeEKnC nKe感應系數；感應系數； 磁通；磁通；n轉速；轉速；Ce感應電動勢與轉速的比例系數。感應電動勢與轉速的比例系數。10一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(1)直流測速發(fā)電機的輸出特性直流測速發(fā)電機的輸出特性v空載空載(即電樞電流即電樞電流Is0)時，直流測速發(fā)電時，直流測速發(fā)電機的輸出電壓和電樞感應電動勢相等，因而機的輸出電壓和電樞感應電動勢相等，因而輸出電壓與轉速成正比。輸出電壓與轉速成正比。CFSeVEC n11一、

6、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(1)直流測速發(fā)電機的輸出特性直流測速發(fā)電機的輸出特性v有負載有負載(即電樞電流即電樞電流Is 0)時，直流測速發(fā)電時，直流測速發(fā)電機的輸出電壓為機的輸出電壓為v式中式中 rs電樞回路的總電阻電樞回路的總電阻(包括電刷包括電刷和換向器之間的接觸電阻等和換向器之間的接觸電阻等)v在理想情況下，若不計電刷和換向器之間在理想情況下，若不計電刷和換向器之間的接觸電阻，的接觸電阻，rs為電樞繞組電阻。為電樞繞組電阻。CFSS SVEI r12一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(1)直流測速發(fā)電機的輸出特性直流測速發(fā)電機的輸

7、出特性v有負載時，電樞電流為有負載時，電樞電流為CFSLVIR13一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(1)直流測速發(fā)電機的輸出特性直流測速發(fā)電機的輸出特性v有負載時，有負載時，CFSS SVEI rSeeEKnC nCFSLVIR1/eCFSLCVnCnrR1/eSLCCrR14一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(1)直流測速發(fā)電機的輸出特性直流測速發(fā)電機的輸出特性v有負載時，有負載時，CFVCn1/eSLCCrRv在理想情況下，在理想情況下，rs、RL和和 均為常數，系數均為常數，系數C亦為一常數。亦為一常數。15一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電

8、機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(1)直流測速發(fā)電機的輸出特性直流測速發(fā)電機的輸出特性16一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(2)產生誤差的原因和改進方法產生誤差的原因和改進方法v輸出電壓與轉速之間不能保持比例關系輸出電壓與轉速之間不能保持比例關系.v其一是當轉速較高時，電樞電流增大，電樞其一是當轉速較高時，電樞電流增大，電樞反應有反應有去磁作用去磁作用，使磁通減小使磁通減小，導致輸出電，導致輸出電壓不再與轉速成正比。壓不再與轉速成正比。v遇到這種情況可以在定子磁極上安裝遇到這種情況可以在定子磁極上安裝補償繞補償繞組組，或使負載電阻大于規(guī)定值。，或使負載電阻大于規(guī)定

9、值。17一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(2)產生誤差的原因和改進方法產生誤差的原因和改進方法v其二是其二是電刷接觸壓降電刷接觸壓降的影響。的影響。v這是因為這是因為電刷接觸電阻電刷接觸電阻是非線性的，即當電是非線性的，即當電機轉速較低、相應的電樞電流較小時，接觸機轉速較低、相應的電樞電流較小時，接觸電阻較大，從而使輸出電壓很小。只有當轉電阻較大，從而使輸出電壓很小。只有當轉速較高、電樞電流較大時，電刷壓降才可以速較高、電樞電流較大時，電刷壓降才可以認為是常數。認為是常數。18一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(2)產生誤差的原因和改進方法

10、產生誤差的原因和改進方法v其二是其二是電刷接觸壓降電刷接觸壓降的影響。的影響。v為了減小電刷接觸壓降的影響，即縮小不靈為了減小電刷接觸壓降的影響，即縮小不靈敏區(qū)，應采用敏區(qū)，應采用接觸壓降較小的銅接觸壓降較小的銅-石墨電極石墨電極或銅電極或銅電極，并在它與換向器相接觸的表面上，并在它與換向器相接觸的表面上鍍銀鍍銀。19一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(2)產生誤差的原因和改進方法產生誤差的原因和改進方法v其三是其三是溫度溫度的影響的影響v這是因為勵磁繞組中長期流過電流易這是因為勵磁繞組中長期流過電流易發(fā)熱發(fā)熱，其其電阻值也相應增大電阻值也相應增大，從而，從而使勵磁電

11、流減小使勵磁電流減小的緣故。的緣故。20一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速發(fā)電機(2)產生誤差的原因和改進方法產生誤差的原因和改進方法v其三是溫度的影響其三是溫度的影響v可在直流測速發(fā)電機的繞組回路中可在直流測速發(fā)電機的繞組回路中串聯一個串聯一個電阻值較大的附加電阻電阻值較大的附加電阻，再接到勵磁電源上再接到勵磁電源上。這樣，當勵磁繞組溫度升高時，其電阻雖有這樣，當勵磁繞組溫度升高時，其電阻雖有增加，但勵磁回路總電阻的變化卻較小，故增加，但勵磁回路總電阻的變化卻較小，故可保持勵磁電流幾乎不變?？杀３謩畲烹娏鲙缀醪蛔儭?1一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機1.直流測速發(fā)電機直流測速

12、發(fā)電機例：已知某他勵直流測速發(fā)電機的電樞繞組電阻例：已知某他勵直流測速發(fā)電機的電樞繞組電阻rs=1，在，在n=300r/min時，測得測速發(fā)電機的輸出電壓時，測得測速發(fā)電機的輸出電壓VCF=3V。求。求當負載電阻當負載電阻RL=25時，該發(fā)電機的時，該發(fā)電機的Ce和和C 當當RL，n=300r/min時，發(fā)電機的輸出電壓時，發(fā)電機的輸出電壓VCF當當RL=10，n=300r/min時，發(fā)電機的輸出電壓時，發(fā)電機的輸出電壓VCF 。此時，。此時， Ce是否發(fā)生變化？（不考慮電樞反應的去磁作用）是否發(fā)生變化？（不考慮電樞反應的去磁作用）當當RL=25，n=1000r/min時，電樞電流時，電樞電流

13、Is及測速發(fā)電機的輸及測速發(fā)電機的輸入功率（不考慮效率）入功率（不考慮效率） Is及測速發(fā)電機的輸入功率過大有何危害？如何減少發(fā)電機及測速發(fā)電機的輸入功率過大有何危害？如何減少發(fā)電機的輸入功率及電樞電流。的輸入功率及電樞電流。22一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v交流測速發(fā)電機可分為交流測速發(fā)電機可分為永磁式永磁式、感應式感應式和和脈脈沖式沖式三種。三種。23一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v永磁式交流測速發(fā)電機永磁式交流測速發(fā)電機v實質上是實質上是單向永磁轉子同步發(fā)電機單向永磁轉子同步發(fā)電機，定子繞，定子繞組感應的組感應的交變電動勢交變

14、電動勢的大小和頻率都隨輸入的大小和頻率都隨輸入信號信號(轉速轉速)而變化而變化24一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v永磁式交流測速發(fā)電機永磁式交流測速發(fā)電機604.444.4460WmWmpnfpEfNKNKnKnK常系數，常系數，p電機極對數；電機極對數；N定子繞組每相匝數；定子繞組每相匝數；Kw定子繞組基波繞組系數；定子繞組基波繞組系數； m電機每極基波磁通的幅值。電機每極基波磁通的幅值。25一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v永磁式交流測速發(fā)電機永磁式交流測速發(fā)電機v這種測速發(fā)電機盡管結構簡單，也沒有滑動這種測速發(fā)電機盡管結構簡單，也

15、沒有滑動接觸，但由于感應電動勢的頻率隨轉速而改接觸，但由于感應電動勢的頻率隨轉速而改變，致使電動機本身的阻抗和負載阻抗均隨變，致使電動機本身的阻抗和負載阻抗均隨轉速而變化，故其轉速而變化，故其輸出電壓不與轉速成正比輸出電壓不與轉速成正比關系。關系。v通常這種電機只作為指示式轉速計使用。通常這種電機只作為指示式轉速計使用。26一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v感應式交流測速發(fā)電機感應式交流測速發(fā)電機v感應式測速發(fā)電機與脈沖式測速發(fā)電機的工感應式測速發(fā)電機與脈沖式測速發(fā)電機的工作原理基本相同作原理基本相同v利用定子、轉子齒槽相互位置的變化，使輸利用定子、轉子齒槽相互位置

16、的變化，使輸出繞組中的磁通產生脈動，從而感應出電動出繞組中的磁通產生脈動，從而感應出電動勢。這種工作原理稱為勢。這種工作原理稱為感應子式發(fā)電機原理感應子式發(fā)電機原理。27一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v感應式交流測速發(fā)電機感應式交流測速發(fā)電機28一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v感應式交流測速發(fā)電機感應式交流測速發(fā)電機v定子、轉子鐵心均為硅鋼片沖制疊成，定子定子、轉子鐵心均為硅鋼片沖制疊成，定子內圓周和轉子外圓周上都有均布的齒槽。內圓周和轉子外圓周上都有均布的齒槽。v在定子槽中放置節(jié)距為一個齒距的在定子槽中放置節(jié)距為一個齒距的輸出繞組輸

17、出繞組，通常組成三相繞組，定子、轉子的齒數應符通常組成三相繞組，定子、轉子的齒數應符合一定的配合關系。合一定的配合關系。29一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v感應式交流測速發(fā)電機感應式交流測速發(fā)電機v當轉子不轉時當轉子不轉時，永久磁鐵在電動機氣隙中產，永久磁鐵在電動機氣隙中產生的磁通不變，所以定子輸出繞組中沒有感生的磁通不變，所以定子輸出繞組中沒有感應電動勢。應電動勢。v當轉子以一定速度旋轉時當轉子以一定速度旋轉時，定、轉子齒之間，定、轉子齒之間的相對位置發(fā)生了周期性變化，定子繞組中的相對位置發(fā)生了周期性變化，定子繞組中有交變電動勢產生。有交變電動勢產生。30一、測

18、速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v感應式交流測速發(fā)電機感應式交流測速發(fā)電機v轉子一個齒的中線與定子某一齒的中線位置轉子一個齒的中線與定子某一齒的中線位置一致時，該定子齒對應的氣隙磁導為最大，一致時，該定子齒對應的氣隙磁導為最大，當轉子轉過當轉子轉過1/2齒距時，轉子槽的中線與定齒距時，轉子槽的中線與定子齒的中線位置一致，該定子齒對應的氣隙子齒的中線位置一致，該定子齒對應的氣隙磁導又為最小，以后的過程重復進行。磁導又為最小，以后的過程重復進行。v在上述過程中，該定子齒上均輸出繞組所匝在上述過程中，該定子齒上均輸出繞組所匝鏈的磁通大小相應發(fā)生周期性變化，鏈的磁通大小相應發(fā)生周

19、期性變化，輸出繞輸出繞組組中就有中就有交流的感應電動勢交流的感應電動勢。31一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v感應式交流測速發(fā)電機感應式交流測速發(fā)電機v每當轉子轉過一個齒距，輸出繞組的感應電每當轉子轉過一個齒距，輸出繞組的感應電動勢也變化一個周期，因此，輸出電動勢的動勢也變化一個周期，因此，輸出電動勢的頻率應為頻率應為60rZ nf Zr轉子齒數；轉子齒數；n電動機轉速電動機轉速(r/min)。32一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v感應式交流測速發(fā)電機感應式交流測速發(fā)電機v由于由于感應電動勢頻率感應電動勢頻率和和轉速轉速之間有嚴格的關之間

20、有嚴格的關系，相應感應電動勢的大小也與轉速成正比，系，相應感應電動勢的大小也與轉速成正比，故可作為測速發(fā)電機用。故可作為測速發(fā)電機用。v它和永磁式測速發(fā)電機一樣，由于它和永磁式測速發(fā)電機一樣，由于電動勢的電動勢的頻率隨轉速而變化頻率隨轉速而變化，致使，致使負載阻抗負載阻抗和和電動機電動機本身的內阻抗本身的內阻抗大小均隨轉速而改變。大小均隨轉速而改變。33一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v感應式交流測速發(fā)電機感應式交流測速發(fā)電機v采用二極管采用二極管對這種測速發(fā)電機的三相對這種測速發(fā)電機的三相輸出電輸出電壓進行橋式整流壓進行橋式整流后，可取其后，可取其直流輸出電壓直流

21、輸出電壓作作為速度信號用于機電一體化系統(tǒng)的自動控制。為速度信號用于機電一體化系統(tǒng)的自動控制。v感應子式測速發(fā)電機感應子式測速發(fā)電機和和整流電路整流電路結合后，可結合后，可以作為性能良好的直流測速發(fā)電機使用。以作為性能良好的直流測速發(fā)電機使用。34一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電機v脈沖式測速發(fā)電機脈沖式測速發(fā)電機v以脈沖頻率作為輸出信號。由于輸出電壓的以脈沖頻率作為輸出信號。由于輸出電壓的脈沖頻率和轉速保持嚴格的正比關系，所以脈沖頻率和轉速保持嚴格的正比關系，所以也屬于同步發(fā)電機類型。也屬于同步發(fā)電機類型。35一、測速發(fā)電機一、測速發(fā)電機2.交流測速發(fā)電機交流測速發(fā)電

22、機v脈沖式測速發(fā)電機脈沖式測速發(fā)電機v其特點是輸出信號的頻率相當高，即使在較其特點是輸出信號的頻率相當高，即使在較低轉速下低轉速下(如每分鐘幾轉或幾十轉如每分鐘幾轉或幾十轉)，也能輸，也能輸出較多的脈沖數，因而以脈沖個數顯示的出較多的脈沖數，因而以脈沖個數顯示的速速度分辨力比較高度分辨力比較高，適用于速度比較低的調節(jié)適用于速度比較低的調節(jié)系統(tǒng)系統(tǒng)，特別適用于，特別適用于鑒頻鎖相鑒頻鎖相的速度控制系統(tǒng)。的速度控制系統(tǒng)。36二、線振動速度傳感器二、線振動速度傳感器37二、線振動速度傳感器二、線振動速度傳感器v當一個繞有當一個繞有N匝的線圈作垂直于磁場方向相匝的線圈作垂直于磁場方向相對運動時，線圈切

23、割磁力線，由法拉第電磁對運動時，線圈切割磁力線，由法拉第電磁感應定律可知，線圈產生感應電動勢感應定律可知，線圈產生感應電動勢EE=NBlvB線圈所在磁場的磁感應強度線圈所在磁場的磁感應強度(T)；l每匝線圈的平均長度每匝線圈的平均長度(m)；v線圈磁場的運動速度線圈磁場的運動速度(m/s)。38二、線振動速度傳感器二、線振動速度傳感器v當一個繞有當一個繞有N匝的線圈作垂直于磁場方向相匝的線圈作垂直于磁場方向相對運動時，線圈切割磁力線，由法拉第電磁對運動時，線圈切割磁力線，由法拉第電磁感應定律可知，線圈產生感應電動勢感應定律可知，線圈產生感應電動勢EE=NBlvv當傳感器結構選定后，其當傳感器結

24、構選定后，其N、B、l均為均為常量，因此感應式傳感器的常量，因此感應式傳感器的感應電動勢感應電動勢正比于被測速度正比于被測速度。39二、線振動速度傳感器二、線振動速度傳感器v磁電式線速度傳感器的線圈平均直徑磁電式線速度傳感器的線圈平均直徑D=25mm,氣氣隙的磁感應強度隙的磁感應強度B為為6000Gs。希望傳感器的靈敏度。希望傳感器的靈敏度k=600mV/(cm/s)，求工作線圈的匝數應為多少？，求工作線圈的匝數應為多少？解：解：E=NBlv 40二、線振動速度傳感器二、線振動速度傳感器v恒定磁通感應式線振動速度傳感器恒定磁通感應式線振動速度傳感器41二、線振動速度傳感器二、線振動速度傳感器v

25、恒定磁通感應式線振動速度傳感器恒定磁通感應式線振動速度傳感器v當殼體隨被測振動體一起振動時，當殼體隨被測振動體一起振動時，運動部件運動部件（線圈線圈）與）與磁鐵磁鐵產生相對運動產生相對運動v并且并且永久磁鐵與線圈之間的相對運動速度永久磁鐵與線圈之間的相對運動速度接接近于近于振動體振動速度振動體振動速度v因此在傳感器線圈中產生與因此在傳感器線圈中產生與振動速度振動速度成正比成正比的的感應電動勢感應電動勢并輸出。并輸出。42二、線振動速度傳感器二、線振動速度傳感器v恒定磁通感應式線振動速度傳感器恒定磁通感應式線振動速度傳感器v為了使同一型號的傳感器有相同的靈敏度，為了使同一型號的傳感器有相同的靈敏

26、度，常在傳感器線圈兩端并聯一個可調電阻，經常在傳感器線圈兩端并聯一個可調電阻，經標定標定后固定其阻值。后固定其阻值。431.變磁通式變磁通式v變磁通式又稱變磁通式又稱(變變)磁阻式或變氣隙式，常用磁阻式或變氣隙式，常用來測量旋轉物體的來測量旋轉物體的角速度角速度。v開磁路式開磁路式v閉磁路式閉磁路式三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器44三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器1.變磁通式變磁通式v開磁路式開磁路式45三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器1.變磁通式變

27、磁通式v開磁路式工作時，其傳感器不動，將導磁材開磁路式工作時，其傳感器不動，將導磁材料制成的測量齒輪料制成的測量齒輪1安裝在被測旋安裝在被測旋6體上。體上。傳感器軟鐵傳感器軟鐵3與齒輪輪齒的間隙約為與齒輪輪齒的間隙約為0.10.7mm。間隙小，輸出電壓幅值大，但太。間隙小，輸出電壓幅值大，但太小時會因齒輪安裝偏心而發(fā)生齒輪和傳感器小時會因齒輪安裝偏心而發(fā)生齒輪和傳感器卡死現象。所以應在不影響齒輪正常轉動情卡死現象。所以應在不影響齒輪正常轉動情況下盡可能調整到間隙最小，以獲得最大的況下盡可能調整到間隙最小，以獲得最大的輸出電壓幅值。輸出電壓幅值。46三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變

28、磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器1.變磁通式變磁通式v測量時，齒輪隨被測旋轉體一起轉動，每轉測量時，齒輪隨被測旋轉體一起轉動，每轉一個齒，傳感器磁路磁阻變化一次，磁通亦一個齒，傳感器磁路磁阻變化一次，磁通亦變化一次，因此線圈產生感應電動勢的變化變化一次，因此線圈產生感應電動勢的變化頻率等于齒輪的齒數與轉速的乘積。頻率等于齒輪的齒數與轉速的乘積。47三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器1.變磁通式變磁通式48三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器1.變磁通式變磁通式v閉磁路式閉磁路式49三、變磁通式、霍爾式和

29、電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器1.變磁通式變磁通式v閉磁路式閉磁路式v閉磁路式工作時，轉子與轉軸固緊并隨被測閉磁路式工作時，轉子與轉軸固緊并隨被測軸轉動，轉子、定子和永久磁鐵組成磁路系軸轉動，轉子、定子和永久磁鐵組成磁路系統(tǒng)。在轉子和定子的環(huán)形端面上銑有均勻分統(tǒng)。在轉子和定子的環(huán)形端面上銑有均勻分布的齒和槽，且兩者的齒、槽數對應相等。布的齒和槽，且兩者的齒、槽數對應相等。50三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器1.變磁通式變磁通式v閉磁路式閉磁路式v當轉子的齒與定子的齒相對時，氣隙最小，當轉子的齒與定子的齒相對時，氣隙最小

30、，磁路系統(tǒng)的磁通最大。而齒與槽相對時，則磁路系統(tǒng)的磁通最大。而齒與槽相對時，則氣隙最大，磁通最小。因此測量轉速時，磁氣隙最大，磁通最小。因此測量轉速時，磁通周期變化，線圈產生感應電動勢的頻率與通周期變化，線圈產生感應電動勢的頻率與轉速成正比。轉速成正比。51三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器1.變磁通式變磁通式v變磁通式的轉速變磁通式的轉速 n=60f/z f輸出感應電動勢的頻率輸出感應電動勢的頻率(Hz) z為齒數為齒數 n被測轉數被測轉數v則角速度則角速度 (2 /z)f (rad/s)。52三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式

31、、霍爾式和電渦流式速度傳感器1.變磁通式變磁通式v開磁路式結構簡單，體積較小，但輸出信號開磁路式結構簡單，體積較小，但輸出信號弱，不易測量高轉速。弱，不易測量高轉速。v閉磁路式測量范圍大，為閉磁路式測量范圍大，為(504000)r/min，可連續(xù)使用，且方便、，可連續(xù)使用，且方便、可靠?？煽?。53三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器1.變磁通式變磁通式例：例：變磁通式轉速傳感器，若測得輸出電動勢的交變磁通式轉速傳感器，若測得輸出電動勢的交變頻率為變頻率為24Hz，求被測軸的轉速為多少，求被測軸的轉速為多少?在其條在其條件下，最大測量誤差是多少件下，最

32、大測量誤差是多少?解：解： n=60f/zz=18n=60f/z=6024/18=80r/min誤差讀數為誤差讀數為 1個數字，所以個數字，所以是是1/18轉轉n=80 1/18 r/min54三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器2.霍爾式轉速傳感器霍爾式轉速傳感器v利用霍爾效應的傳感元件，既可測量位移也利用霍爾效應的傳感元件，既可測量位移也可測量轉速可測量轉速(角速度角速度)55三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器2.霍爾式轉速傳感器霍爾式轉速傳感器v霍爾效應霍爾效應v金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流

33、流金屬或半導體薄片置于磁場中，當有電流流過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生過時，在垂直于電流和磁場的方向上將產生電動勢，這種物理現象稱為電動勢，這種物理現象稱為霍爾效應霍爾效應。56三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器2.霍爾式轉速傳感器霍爾式轉速傳感器v霍爾效應霍爾效應在磁場不太強時，電位差在磁場不太強時，電位差UH與電流強度與電流強度I和磁感應強度和磁感應強度B成正成正比，與板的厚度比，與板的厚度d成反比，即成反比，即 RH霍爾系數霍爾系數kH霍爾元件的靈敏度霍爾元件的靈敏度 HHHIBUUk IBd57三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感

34、器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器2.霍爾式轉速傳感器霍爾式轉速傳感器v霍爾元件霍爾元件v基于霍爾效應工作的半導體器件稱為霍爾元基于霍爾效應工作的半導體器件稱為霍爾元件，霍爾元件多采用件，霍爾元件多采用N型半導體材料?；魻栃桶雽w材料?；魻栐奖≡奖?d越小越小)，kH就越大，薄膜霍爾元件就越大，薄膜霍爾元件厚度只有厚度只有1m左右。左右。58三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器2.霍爾式轉速傳感器霍爾式轉速傳感器v利用霍爾元件組成的傳感器稱為霍爾式傳感利用霍爾元件組成的傳感器稱為霍爾式傳感器。器。59三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度

35、傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器2.霍爾式轉速傳感器霍爾式轉速傳感器v利用霍爾元件組成的傳感器稱為霍爾式傳感利用霍爾元件組成的傳感器稱為霍爾式傳感器。器。60三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器2.霍爾式轉速傳感器霍爾式轉速傳感器v在被測物上粘有多對小磁鋼，霍爾元件固定在被測物上粘有多對小磁鋼，霍爾元件固定于小磁鋼附近。于小磁鋼附近。v當被測物轉動時，每當一個當被測物轉動時，每當一個小磁鋼小磁鋼轉過轉過霍爾霍爾元件元件(通以電流通以電流)，霍爾元件輸出一個相應的，霍爾元件輸出一個相應的脈沖脈沖。測得單位時間內的脈沖個數，即可求。測得單位

36、時間內的脈沖個數，即可求得被測物的轉速和角速度。得被測物的轉速和角速度。61三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器2.霍爾式轉速傳感器霍爾式轉速傳感器v轉速轉速 n=60f/z f傳感器輸出周期信號的頻率傳感器輸出周期信號的頻率(Hz) z被測物上標記被測物上標記(齒齒)數數 n被測轉數（被測轉數（r/min）v角速度角速度 2 f /z (rad/s)。62三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器2.霍爾式轉速傳感器霍爾式轉速傳感器v霍爾元件由半導體材料制成，體積小，結構霍爾元件由半導體材料制成，體積小，結構簡

37、單。簡單。63三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器3.電渦流式轉速傳感器電渦流式轉速傳感器 v利用電渦流式位移傳感器對轉速和角速度進利用電渦流式位移傳感器對轉速和角速度進行測量行測量64三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器3.電渦流式轉速傳感器電渦流式轉速傳感器 65三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器3.電渦流式轉速傳感器電渦流式轉速傳感器 v傳感器靠近在被測物上設定的等距標記傳感器靠近在被測物上設定的等距標記(如如凸齒凸齒)安裝，當被測物轉動時，傳感器輸出安裝

38、，當被測物轉動時，傳感器輸出頻率與轉速成正比的信號。頻率與轉速成正比的信號。66三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器三、變磁通式、霍爾式和電渦流式速度傳感器3.電渦流式轉速傳感器電渦流式轉速傳感器 v轉速轉速 n=60f/z f傳感器輸出周期信號的頻率傳感器輸出周期信號的頻率(Hz) z被測物上標記被測物上標記(齒齒)數數 n被測轉數（被測轉數（r/min）v角速度角速度 2 f /z (rad/s)。67四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器v陀螺在旋轉的時候，不但圍繞本身的軸線轉陀螺在旋轉的時候，不但圍繞本身的軸線轉動，而且還圍繞一個垂直軸作錐形運動。也動，而且還圍繞一個垂直軸作

39、錐形運動。也就是說，陀螺一面圍繞本身的軸線作就是說，陀螺一面圍繞本身的軸線作“自自轉轉”，一面圍繞垂直軸作，一面圍繞垂直軸作“公轉公轉”。v陀螺圍繞自身軸線作陀螺圍繞自身軸線作“自轉自轉”運動速度的快運動速度的快慢，決定著陀螺擺動角的大小。轉得越慢，慢，決定著陀螺擺動角的大小。轉得越慢，擺動角越大，穩(wěn)定性越差；轉得越快，擺動擺動角越大，穩(wěn)定性越差；轉得越快，擺動角越小，因而穩(wěn)定性也就越好。角越小，因而穩(wěn)定性也就越好。68四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器v陀螺高速自轉時，在重力偶作用下，不沿力陀螺高速自轉時，在重力偶作用下，不沿力偶方向翻倒，而繞道支點的垂直軸作圓錐運偶方向翻倒，而繞

40、道支點的垂直軸作圓錐運動的現象，就是陀螺原理。動的現象，就是陀螺原理。69四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器v陀螺式角速度傳感器包括陀螺式角速度傳感器包括轉子陀螺轉子陀螺、壓電陀壓電陀螺螺、激光陀螺激光陀螺和和光纖陀螺光纖陀螺。70四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器1.轉子陀螺式角速度傳感器轉子陀螺式角速度傳感器v轉子陀螺式角速度傳感器利用陀螺原理工作轉子陀螺式角速度傳感器利用陀螺原理工作 71四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器1.轉子陀螺式角速度傳感器轉子陀螺式角速度傳感器v當殼體繞當殼體繞y軸旋轉時，電位器輸出與角速度軸旋轉時，電位器輸出與角速度 成正比的電壓

41、信號。成正比的電壓信號。72四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器1.轉子陀螺式角速度傳感器轉子陀螺式角速度傳感器v轉子陀螺式角速度傳感器是一種慣性傳感器，轉子陀螺式角速度傳感器是一種慣性傳感器，安裝簡單，使用方便，但是有機械活動部件，安裝簡單，使用方便，但是有機械活動部件，被測角速度范圍為被測角速度范圍為 30 120 /s，質量較，質量較大大(0.5kg左右左右)，成本高，壽命低。，成本高，壽命低。73四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器1.轉子陀螺式角速度傳感器轉子陀螺式角速度傳感器v轉子陀螺的轉子陀螺的y軸稱為軸稱為測量軸測量軸或或輸入軸輸入軸，x軸軸稱為稱為輸出軸輸出軸

42、。v測量時，將陀螺殼體固定在被測物體上，要測量時，將陀螺殼體固定在被測物體上，要注意陀螺的安裝方位，使被測物帶動殼體繞注意陀螺的安裝方位，使被測物帶動殼體繞y軸轉動。軸轉動。74四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器2.壓電陀螺式角速度傳感器壓電陀螺式角速度傳感器v壓電陀螺利用壓電晶體的壓電效應工作。壓電陀螺利用壓電晶體的壓電效應工作。v這種角速度傳感器有這種角速度傳感器有振梁型振梁型、雙晶片型雙晶片型和和圓圓管型管型三類三類75四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器2.壓電陀螺式角速度傳感器壓電陀螺式角速度傳感器v振梁型振梁型76四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器2.壓

43、電陀螺式角速度傳感器壓電陀螺式角速度傳感器v振梁型振梁型v矩形振梁矩形振梁的四個面上貼有的四個面上貼有兩對壓電元件兩對壓電元件。v當其中一對驅動壓電元件加上電信號時，由當其中一對驅動壓電元件加上電信號時，由于于逆壓電效應逆壓電效應，使梁在驅動平面內產生，使梁在驅動平面內產生基波基波彎曲振動彎曲振動。v當繞當繞z軸輸入被測角速度時，在讀出平面內軸輸入被測角速度時，在讀出平面內產生產生慣性力慣性力77四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器2.壓電陀螺式角速度傳感器壓電陀螺式角速度傳感器v振梁型振梁型v使使讀出平面讀出平面內的一對壓電元件內的一對壓電元件振動振動，因，因正壓正壓電效應電效應而輸

44、出與角速度成正比例的而輸出與角速度成正比例的電壓信號電壓信號。78四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器2.壓電陀螺式角速度傳感器壓電陀螺式角速度傳感器v雙晶片型雙晶片型79四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器2.壓電陀螺式角速度傳感器壓電陀螺式角速度傳感器v雙晶片型雙晶片型v雙晶片型壓電陀螺式角速度傳感器雙晶片型壓電陀螺式角速度傳感器采用四塊采用四塊彎曲振動模式的彎曲振動模式的壓電元件壓電元件，兩端成，兩端成90 相接相接v固定在基座上的兩個固定在基座上的兩個驅動壓電元件驅動壓電元件以相反方以相反方向給以其向給以其基波頻率驅動基波頻率驅動。80四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角

45、速度傳感器2.壓電陀螺式角速度傳感器壓電陀螺式角速度傳感器v雙晶片型雙晶片型v當敏感軸處于零角速度時，當敏感軸處于零角速度時，敏感元件敏感元件不產生不產生彎曲振動，沒有信號輸出。彎曲振動，沒有信號輸出。v當有角速度時，兩當有角速度時，兩敏感元件敏感元件則以則以180 相位相位差振動，差振動，輸出電信號之差的幅值輸出電信號之差的幅值角速角速度度，而其極性與旋轉方向有關。，而其極性與旋轉方向有關。81四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器2.壓電陀螺式角速度傳感器壓電陀螺式角速度傳感器v圓管型圓管型 82四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器2.壓電陀螺式角速度傳感器壓電陀螺式角速度傳

46、感器v圓管型圓管型 v金屬或陶瓷圓管一端封閉，并固定在軸座上，金屬或陶瓷圓管一端封閉，并固定在軸座上，另另端在圓管外壁徑向放置八片壓電元件端在圓管外壁徑向放置八片壓電元件v其中其中兩片壓電元件兩片壓電元件作作驅動驅動，對圓管進行激勵，對圓管進行激勵，產生產生彎曲振動彎曲振動。83四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器2.壓電陀螺式角速度傳感器壓電陀螺式角速度傳感器v圓管型圓管型 v當圓管以角速度當圓管以角速度 繞其中心旋轉時，與驅動繞其中心旋轉時，與驅動壓電元件呈壓電元件呈45 徑向放置在管外壁上的兩片徑向放置在管外壁上的兩片壓電元件壓電元件，感受輸入角速度，感受輸入角速度 ，而，而輸出

47、電信輸出電信號號。84四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器2.壓電陀螺式角速度傳感器壓電陀螺式角速度傳感器v圓管型圓管型 v管外壁垂直于驅動壓電元件的兩片敏感壓電管外壁垂直于驅動壓電元件的兩片敏感壓電元件用作敏感振動頻率，并通過鎖相回路使元件用作敏感振動頻率，并通過鎖相回路使驅動信號頻率穩(wěn)定。驅動信號頻率穩(wěn)定。v另外兩片壓電元件用作阻尼。另外兩片壓電元件用作阻尼。85四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器3.激光陀螺式角速度傳感器激光陀螺式角速度傳感器v激光陀螺式角速度傳感器的結構圖激光陀螺式角速度傳感器的結構圖86四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器3.激光陀螺式角速度

48、傳感器激光陀螺式角速度傳感器v利用單晶硅塊或石英塊中開孔制成三角環(huán)形利用單晶硅塊或石英塊中開孔制成三角環(huán)形激光腔，腔內充有氦激光腔，腔內充有氦氖混合氣體，并裝有氖混合氣體，并裝有電極，反射鏡和分光鏡用膠合法固定。電極，反射鏡和分光鏡用膠合法固定。87四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器3.激光陀螺式角速度傳感器激光陀螺式角速度傳感器v激光陀螺式角速度傳感器利用環(huán)形干涉原理激光陀螺式角速度傳感器利用環(huán)形干涉原理測量角速度。測量角速度。88四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器3.激光陀螺式角速度傳感器激光陀螺式角速度傳感器v由由氦氖激光器氦氖激光器發(fā)出的光經分光鏡分成發(fā)出的光經分光

49、鏡分成順、逆順、逆時針時針方向并有一相位差的方向并有一相位差的兩束激光兩束激光，經反射，經反射鏡后在分光鏡處產生干涉，由鏡后在分光鏡處產生干涉，由光電器件光電器件轉換轉換為電信號輸出。為電信號輸出。89四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器3.激光陀螺式角速度傳感器激光陀螺式角速度傳感器v當環(huán)形干涉系統(tǒng)繞軸當環(huán)形干涉系統(tǒng)繞軸o以以角速度角速度 轉動時，轉動時，根據相對原理，沿轉動方向的激光通過環(huán)路根據相對原理，沿轉動方向的激光通過環(huán)路所需時間增大，而相反方向所需時間增大，而相反方向(圖中為逆時針圖中為逆時針方向方向)的激光通過環(huán)路所需時間減少，因此的激光通過環(huán)路所需時間減少，因此改變了改

50、變了兩路光的相位差兩路光的相位差，使干涉條紋移動，使干涉條紋移動，移動頻率正比于角速度移動頻率正比于角速度 。v測得干涉條紋的移動頻率，便可測出被測角測得干涉條紋的移動頻率，便可測出被測角速度。速度。90四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器4.光纖陀螺式角速度傳感器光纖陀螺式角速度傳感器v光纖是利用光的全反射原理。光纖是利用光的全反射原理。 91四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器4.光纖陀螺式角速度傳感器光纖陀螺式角速度傳感器92四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器4.光纖陀螺式角速度傳感器光纖陀螺式角速度傳感器v光纖陀螺由光纖陀螺由光導纖維匝環(huán)光導纖維匝環(huán)構成。構成

51、。v激光經激光經半透鏡半透鏡進入進入光纖匝環(huán)光纖匝環(huán)1，形成左、右，形成左、右回旋的兩路相干光，并在回旋的兩路相干光，并在半透鏡半透鏡3處匯合產處匯合產生干涉，經光電器件轉換成電信號輸出。生干涉，經光電器件轉換成電信號輸出。 93四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器4.光纖陀螺式角速度傳感器光纖陀螺式角速度傳感器v當光纖陀螺相對慣性空間以角速度當光纖陀螺相對慣性空間以角速度 旋轉時，旋轉時，由塞古納克由塞古納克(Sagnac)效應，兩路光的相位效應，兩路光的相位差差 (rad)為為 008 ANCN光纖環(huán)的匝數光纖環(huán)的匝數A光纖匝環(huán)面積光纖匝環(huán)面積(m2) 0真空中光波長真空中光波長(

52、m)C0真空中光速真空中光速(m/s) 被測角速度被測角速度(rad/s)。94四、陀螺式角速度傳感器四、陀螺式角速度傳感器4.光纖陀螺式角速度傳感器光纖陀螺式角速度傳感器v光纖陀螺式角速度傳感器具有無機械傳動部光纖陀螺式角速度傳感器具有無機械傳動部件、無需預熱時間、對加速度不敏感、動態(tài)件、無需預熱時間、對加速度不敏感、動態(tài)范圍寬、體積小、靈敏度高等優(yōu)點。范圍寬、體積小、靈敏度高等優(yōu)點。95五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 v流速、風速傳感器在氣象、家用電器和工業(yè)流速、風速傳感器在氣象、家用電器和工業(yè)部門具有廣泛應用。部門具有廣泛應用。96五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.

53、流速傳感器流速傳感器v一種可測流速和流動方向的一種可測流速和流動方向的半導體硅流速傳半導體硅流速傳感器感器。v它的工作原理是依據發(fā)熱體與放置發(fā)熱體的它的工作原理是依據發(fā)熱體與放置發(fā)熱體的流體介質的熱導率流體介質的熱導率 與流體流速相關原理制與流體流速相關原理制成的。成的。97五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器1212()()()tQTTAB vTTQ流體介質從溫度流體介質從溫度T1流向溫度流向溫度T2所具有所具有的熱量的熱量 熱導率熱導率vt流體介質流速流體介質流速A、B常數，常數，A為為vt0時的熱導率，時的熱導率，A與與B均由流體介質性質均由流體介質性質(粘

54、度、密度、熱粘度、密度、熱導率導率)和發(fā)熱體性質和發(fā)熱體性質(形狀、大小形狀、大小)決定決定98五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器v雙片流速傳感器的工作原理雙片流速傳感器的工作原理 99五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器v使用使用PN結二極管結二極管VD1和和VD2分別測量流體溫分別測量流體溫度度v二極管的正向電壓降二極管的正向電壓降VD幾乎與熱力學溫度幾乎與熱力學溫度T成正比，即成正比，即VD=STTv式中式中ST為對溫度的電壓常數。為對溫度的電壓常數。 100五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器1

55、01五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器v兩只二極管對溫度的電壓常數相同，則由溫兩只二極管對溫度的電壓常數相同，則由溫差差T1-T2產生的輸出電壓產生的輸出電壓 VO=ST(T1-T2) T1-T2 =VO/ST 102v在保持溫度時，晶體管在保持溫度時，晶體管VW發(fā)出的熱量發(fā)出的熱量VsiH等于散失的熱量等于散失的熱量 (T1-T2)，得到加熱電流為，得到加熱電流為 12()()/HtSiAB vTTV()OtSTVAB vV S五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器S12()HV iTT12()()tAB vTT103五、流速、風速

56、傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器()OHtSTViAB vV Sv通過研究硅心片的熱傳導特性，發(fā)現這種效通過研究硅心片的熱傳導特性，發(fā)現這種效應不僅與流速大小有關，對方向也敏感。將應不僅與流速大小有關，對方向也敏感。將平面發(fā)熱體與流速方向平行放置時，發(fā)熱體平面發(fā)熱體與流速方向平行放置時，發(fā)熱體的上游端會先冷一些。的上游端會先冷一些。104五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器v流速傳感器的結構示意圖流速傳感器的結構示意圖 105五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器v流速傳感器的結構示意圖流速傳感器的結構示意圖 106

57、五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器v流速傳感器的測量電路流速傳感器的測量電路107五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器v流速傳感器的典型特性曲線流速傳感器的典型特性曲線v輸出信號值的輸出信號值的大小與流速的大小與流速的平方根成正比平方根成正比 108五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 1.流速傳感器流速傳感器v為確定其測量誤差和測量范圍，對為確定其測量誤差和測量范圍，對10mm見見方的方的Al2O3陶瓷襯底上裸露放置的晶體管硅陶瓷襯底上裸露放置的晶體管硅心片心片進行進行測量，對流速為測量，對流速為(1100)m/s的的氣體和流

58、速為氣體和流速為(0.0012)m/s的液體，測的液體，測量誤差小于量誤差小于1%109五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 2.風速傳感器風速傳感器v三環(huán)式風速計三環(huán)式風速計110五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 2.風速傳感器風速傳感器v三環(huán)式風速計三環(huán)式風速計v風環(huán)轉動用齒輪風環(huán)轉動用齒輪4減速，風速減速，風速60m/s時，圓時，圓盤每秒旋轉一周。透鏡盤每秒旋轉一周。透鏡1夾著圓盤夾著圓盤3，上下，上下均接有光纖，圓盤均接有光纖，圓盤3的突出部位的突出部位2使光纖發(fā)使光纖發(fā)射的光以脈沖方式通斷。圓盤射的光以脈沖方式通斷。圓盤3轉動與風速轉動與風速成比例，可通過檢測受光光纖發(fā)回

59、的脈沖信成比例，可通過檢測受光光纖發(fā)回的脈沖信號測出平均風速。號測出平均風速。111五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 2.風速傳感器風速傳感器v三環(huán)式風速計三環(huán)式風速計v風速風速(210)m/s時，誤差為時，誤差為0.5m/sv風速風速(1060)m/s時，誤差在時，誤差在3%范圍之內范圍之內112五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 2.風速傳感器風速傳感器v箭頭式平均風向計箭頭式平均風向計113五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 2.風速傳感器風速傳感器v箭頭式平均風向計箭頭式平均風向計v其圓盤其圓盤3上開有二進制孔。與風速計一樣，上開有二進制孔。與風速計一樣，用多個透鏡

60、單元來檢測圓盤的位置狀態(tài)，能用多個透鏡單元來檢測圓盤的位置狀態(tài)，能測出風向。測出風向。114五、流速、風速傳感器五、流速、風速傳感器 2.風速傳感器風速傳感器v一般，風速計、風向計均設置在高塔上，易一般，風速計、風向計均設置在高塔上，易受雷擊損壞，使用光纖后得到解決。受雷擊損壞，使用光纖后得到解決。115習題習題1. 某他勵直流測速發(fā)電機的電樞繞組電阻某他勵直流測速發(fā)電機的電樞繞組電阻rs=5，在，在n=500r/min、負載電阻、負載電阻RL=100時，測得測速發(fā)時，測得測速發(fā)電機的輸出電壓電機的輸出電壓VCF=5V。求。求 該發(fā)電機的該發(fā)電機的Ce和和C n=1000r/min時，發(fā)電機的輸出電壓時，發(fā)電機的輸出電壓VCF、電樞、電樞電流電流Is及輸入功率、轉矩（不考慮效率）及輸入功率、轉矩（不考慮效率）2. 利用電渦流位移傳感器和頻率計數器測某軸的轉利用電渦流位移傳感器和頻率計數器測某軸的轉速。欲使頻率計所讀頻率的數值等于速。欲使頻率計所讀頻率的數值等于1/2轉速的數轉速的數值（如值（如f=25Hz，表示，表示n=50r/min）。問齒盤的齒數）。問齒盤的齒數z為多少？若使為多少？若使f的數值等于的數值等于n，z又為多少？又為多少？