传感器应用技术项目八-速度和加速度传感器课件

1、项目八 速度和加速度检测传感器项目目标（1）了解常用速度传感器和加速度传感器的种类、结构及基本工作原理（2）能够利用转速表测量电动机转速（3）能够对测速发电机进行安装、接线及测量（4）了解加速度测量的方法和基本原理（5）可以用压电式加速度传感器测量任务一 速度量的测量情景引入 生活中很多地方都需要测量速度量，例如汽车车速、机床主轴转速等。 速度测量从不同角度可以分为三类：线速度和角速度测量、平均速度和瞬时速度测量、绝对速度和相对速度测量。 从测量原理来看常见的传感器有测速发电机、光电式传感器、霍尔式传感器和多普勒雷达式传感器几种。在本任务中我们使用测速发电机测量电动机的转速。任务描述（1） 了

2、解常用速度传感器的基本工作原理（2） 能够正确选用测速发电机（3） 掌握测速发电机的安装工艺（4） 可以正确地使用测速发电机任务目标相关知识1. 速度测量的方法1） 时间、位移计算方法：这种方法是根据速度的定义测量速度，即通过测量距离和行走该距离的时间，然后求得平均速度。取得越小，则求得速度越接近运动体的瞬时速度。2） 加速度积分法和位移微分测量法：测量到运动体的加速度信号，并对时间t 积分，就可得到运动体的速度；测量运动体的位移信号，并将其对时间微分，也可以得到速度，这两种方法完全相同。3） 利用物理参数测量速度：利用速度大小与某些物理量间的已知关系间接地测量物体运动的速度。2. 常用的速度

3、传感器（1）测速发电机直流测速发电机实物直流测速发电机工作原理理想输出特性Ea = Cen=Ke n 在恒定的磁场中，外部的机械转轴带动电枢以转速旋转，电枢绕组切割磁场从而在电刷间产生感应电动势（2）霍尔磁电式测速传感器 在被测转速的转轴上安装一个齿盘，将线性型霍尔器件及磁路系统靠近齿盘。齿盘的转动使磁路的磁阻随气隙的改变而周期性性地变化，霍尔器件输出的微小脉冲信号经隔直、放大、整形后可以确定被测物的转速。（3）光电式测速传感器 光电式测速传感器将速度的变化转变成光通量的变化，通过光电转换元件将光通量的变化转换成电量变化，即利用光电脉冲变成电脉冲。n=60N/Zt转速与脉冲之间的关系式：（4）

4、多普勒雷达式速度传感器 用一束单色激光照射到随流体一起运动的微粒上，测出其散射光相对于入射光的频率偏移，即所谓的多普勒频移，进而确定流体的速度。多普勒雷达产生的多普勒频率：3. 测速发电机的使用方法（1）测速发电机的选型 用于恒转速控制系统时，首先考虑线性误差要小、输出电压的稳定性要好；用于一般速度检测时，灵敏度要高；低速测量时，可选用永磁式测速发电机；中高速测量时，可选用电磁式励磁的测速发电机。3. 测速发电机的使用方法（2）测速发电机的安装端盖凸缘式安装机座地脚式安装3. 测速发电机的使用方法（3）测速发电机的接线测速发电机绕组接线测量绕组引线： 用万用表电阻档分别测量四个绕组引出线，可得

5、出两组有效电阻值的绕组。 其中阻值较小的两根引出线为励磁绕组（L），阻值较大的两根引出线为输出绕组（O）。3. 测速发电机的使用方法（4）测速发电机应用举例由测速发电机组成的闭环调速系统任务实施用测速发电机测量电动机的转速活动操作步骤：1） 将变频器和电动机进行电气连接。2） 对变频器进行多段转速的参数设定任务实施用测速发电机测量电动机的转速活动操作步骤：3）将测速发电机转轴与被测电动机的轴联结。4）将测速发电机进行电气接线。5）检查电气接线是否正确，然后启动电源。6）按下不同按键，可得到不同的电动机转速。用万用表测量不同转速时测速发电机的输出电压。任务二 加速度量的测量情景引入 加速度是表征

6、物体在空间运动本质的一个基本物理量。因此，可以通过测量加速度来测量物体的运动状态。运动计步器、游戏机体感手柄、汽车ABS 系统中都会用到加速度测量。地震检测、工程测振、地质勘探、振动测试与分析以及安全保卫振动侦察等多种领域也会应用不同类型的加速度传感器。 本任务介绍加速度传感器的工作原理、分类，并应用加速度传感器进行测量。任务描述（1） 了解常用加速度传感器的基本工作原理（2） 能够正确的选用压电式加速度传感器（3） 掌握压电式加速度传感器的安装方法（4） 可以正确地使用加速度传感器测量任务目标1. 常用加速度传感器（1）压电式加速度传感器 压电式加速度传感器的原理是利用晶体材料在承受一定方向

7、的应力或变形时会产生相应的电荷。压电电荷与加速度的关系：相关知识1. 常用加速度传感器（2）压阻式加速度传感器 压阻式传感器的敏感芯体是由半导体材料制成电阻，通过电桥测量出加速度的变化值。 优点是频率测量范围和量程大，体积小，重量轻 缺点是受温度影响较大，一般都需要进行温度补偿。1. 常用加速度传感器（3）电容式加速度传感器 电容式加速度传感器基于电容原理的极距变化型的电容传感器。 优点是灵敏度高、零频响应、受环境（尤其是温度）影响小等 缺点是输入输出非线形对应、量程很有限以及本身是高阻抗信号源，需后继电路给予改善。2. 压电式加速度传感器的选用 （1）压电式加速度传感器的选型 选用时要考虑的

8、主要因素有输出形式、测量轴数量、最大测量值和灵敏度。原则上灵敏度高的传感器量程范围小，反之灵敏度低的量程范围大，选择时要注意在量程上保留足够的安全空间。 现场环境中对传感器影响较大的是温度，室温环境下使用低阻抗电压输出型加速度传感器，非室温条件中可使用电荷输出型加速度传感器。2. 压电式加速度传感器的选用 （2）压电式加速度传感器的安装与接线双头螺丝固定胶水粘结2. 压电式加速度传感器的选用 （2）压电式加速度传感器的安装与接线 以CZ861 压电式一体化加速度传感器为例，它能将现场采集的振动量转换为对应量程的420mA 电流信号输出。2. 压电式加速度传感器的选用 （3）压电式加速度传感器的应用振动测量冲击测量任务实施利用万用表和压电式加速度传感器测量木块瞬间加速度活动操作步骤:1）将线槽的一端垫在木块上，使线槽与桌面倾斜。2）将