速度与加速度传感器解析课件

关秋菊速度与加速度传感器1关秋菊速度与加速度传感器1一速度传感器二加速度传感器

介绍直流测速机、光电式转速传感器的工作原理电阻应变式、压电式目录2一速度传感器二加速度传感器介绍直流测速机、光电式转速传感器测速元件，根据定子磁极激磁方式不同，可分为电磁式和永磁式。永磁式测速机工作原理：恒定磁通由定子产生，当转子在磁场中旋转时，电枢绕组中即产生交变的电势，经换向器和电刷转换成与转子速度成正比的直流电势。直流测速机速度传感器3直流测速机速度传感器3特点：输出斜率大、线性好，构造维护复杂，摩擦转矩大。应用：在机电传动控制系统中，主要用于测速与校正元件。

在使用中，为了提高检测灵敏度，尽可能将其直接

连接到电动机轴上。直流测速机速度传感器4直流测速机速度传感器4工作原理：在被测转速的电机上固定一个调制盘，将光源发出的恒定光调制成随时间变化的调制光。光线每照射到光电器件上一次，光电器件就产生一个电信号脉冲，经放大器整形后记录。光电式转速传感器速度传感器5光电式转速传感器速度传感器5如果调制盘上开Z个缺口，测量电路计数时间为T(s)，被测转速为N(r/min)，则此时得到的计数值C为C=ZTN/60速度传感器6速度传感器6a=F/m利用质量块受加速度所产生的惯性力而造成的各种物理效应，进一步转换成电量，去间接度量被测加速度。测量方法——常采用应变式、压电式、电磁感应式。工作原理加速度传感器7a=F/m利用质量块受加速度所产生的惯性力而造成的各种应变式加速度传感器用于物体加速度的测量。依据：a=F/m。电阻应变式加速度传感器结构图8应变式加速度传感器电阻应变式加速度传感器结构图8

测量原理：将传感器壳体与被测对象刚性连接，当被测物体以加速度a

运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用，使悬臂梁变形，该变形被粘贴在悬臂梁上的应变片感受到并随之产生应变，从而使应变片的电阻发生变化。电阻的变化引起应变片组成的桥路出现不平衡，从而输出电压，即可得出加速度a值的大小。适用范围：不适用于频率较高的振动和冲击场合，一般适用频率为10--60Hz范围。9测量原理：将传感器壳体与被测对象刚性连接，当被测物体以加速压电加速度传感器用于物体加速度的测量。依据：a=F/m。压电式加速度传感器结构图10压电加速度传感器压电式加速度传感器结构图10

测量原理：惯性力F作用于压电元件上，因而产生电荷q，当传感器选定后，m为常数，则传感器输出电荷为

q=dF=dma（d为压电系数）

q与加速度a成正比。因此只要测出加速度传感器输出的电荷大小，就可以求出加速度a的大小。适用范围：具有体积小、重量轻、频带宽等特点，适用于对各种动态力、机械冲击与振动的测量，广泛应用在力学、声学、医学、宇航等方面。11测量原理：惯性力F作用于压电元件上，因而产生电荷q，压阻式微型加速度计12压阻式微型加速度计12闭环控制系统闭环控制系统（Close-LoopControlSystem）又称反馈控制系统（FeedbackControlSystem），是在闭环控制系统中，把输出量检测出来，经过物理量的转换，再反馈到输入端去与给定值（参考输入）进行比较（相减），并利用比较后的偏差信号，以一定的控制规律产生控制作用，抑制内部或外部扰动对输出量的影响，逐步减小以至消除这一偏差，从而实现要求的控制性能。电压放大器功率放大器Mc负载n电动机+_+_+_+E电位器测速发电机+_13闭环控制系统Mc负载n电动机++++电位器测速发电机+_13n

直流电动机转速闭环控制系统方块图电

压放大器ue输入量Mc扰动输出量功

率放大器直

流电动机＋ugua测

速发电机uf－

设上述系统原已在某个给定电压ug相对于的转速n状态下运行，若一旦受到某些干扰（如负载转矩突然增大）而引起转速下降时，系统就会自动地产生如下的调整过程：

Mc↑→n↓→uf↓→ue（）↑→ua↑→n↑14n直流电动机转速闭环控制系统方块图电压ue输入量Mc输维纳(Wiener，1894-1964)，控制论的创始人。在其50年的科学生涯中，先后涉足哲学、数学、物理学和工程学，最后转向生物学，在各个领域中都取得了丰硕成果。15维纳(Wiener，1894-1964)，控制论的创始人维纳定义控制论为：“设有两个状态变量，其中一个是能由我们进行调节的，而另一个则不能控制。这时我们面临的问题是如何根据那个不可控制变量从过去到现在的信息来适当地确定可以调节的变量的最优值，以实现对于我们最为合适、最有利的状态。”16维纳定义控制论为：“设有两个状态变量，其中一个关秋菊速度与加速度传感器17关秋菊速度与加速度传感器1一速度传感器二加速度传感器

介绍直流测速机、光电式转速传感器的工作原理电阻应变式、压电式目录18一速度传感器二加速度传感器介绍直流测速机、光电式转速传感器测速元件，根据定子磁极激磁方式不同，可分为电磁式和永磁式。永磁式测速机工作原理：恒定磁通由定子产生，当转子在磁场中旋转时，电枢绕组中即产生交变的电势，经换向器和电刷转换成与转子速度成正比的直流电势。直流测速机速度传感器19直流测速机速度传感器3特点：输出斜率大、线性好，构造维护复杂，摩擦转矩大。应用：在机电传动控制系统中，主要用于测速与校正元件。

在使用中，为了提高检测灵敏度，尽可能将其直接

连接到电动机轴上。直流测速机速度传感器20直流测速机速度传感器4工作原理：在被测转速的电机上固定一个调制盘，将光源发出的恒定光调制成随时间变化的调制光。光线每照射到光电器件上一次，光电器件就产生一个电信号脉冲，经放大器整形后记录。光电式转速传感器速度传感器21光电式转速传感器速度传感器5如果调制盘上开Z个缺口，测量电路计数时间为T(s)，被测转速为N(r/min)，则此时得到的计数值C为C=ZTN/60速度传感器22速度传感器6a=F/m利用质量块受加速度所产生的惯性力而造成的各种物理效应，进一步转换成电量，去间接度量被测加速度。测量方法——常采用应变式、压电式、电磁感应式。工作原理加速度传感器23a=F/m利用质量块受加速度所产生的惯性力而造成的各种应变式加速度传感器用于物体加速度的测量。依据：a=F/m。电阻应变式加速度传感器结构图24应变式加速度传感器电阻应变式加速度传感器结构图8

测量原理：将传感器壳体与被测对象刚性连接，当被测物体以加速度a

运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用，使悬臂梁变形，该变形被粘贴在悬臂梁上的应变片感受到并随之产生应变，从而使应变片的电阻发生变化。电阻的变化引起应变片组成的桥路出现不平衡，从而输出电压，即可得出加速度a值的大小。适用范围：不适用于频率较高的振动和冲击场合，一般适用频率为10--60Hz范围。25测量原理：将传感器壳体与被测对象刚性连接，当被测物体以加速压电加速度传感器用于物体加速度的测量。依据：a=F/m。压电式加速度传感器结构图26压电加速度传感器压电式加速度传感器结构图10

测量原理：惯性力F作用于压电元件上，因而产生电荷q，当传感器选定后，m为常数，则传感器输出电荷为

q=dF=dma（d为压电系数）

q与加速度a成正比。因此只要测出加速度传感器输出的电荷大小，就可以求出加速度a的大小。适用范围：具有体积小、重量轻、频带宽等特点，适用于对各种动态力、机械冲击与振动的测量，广泛应用在力学、声学、医学、宇航等方面。27测量原理：惯性力F作用于压电元件上，因而产生电荷q，压阻式微型加速度计28压阻式微型加速度计12闭环控制系统闭环控制系统（Close-LoopControlSystem）又称反馈控制系统（FeedbackControlSystem），是在闭环控制系统中，把输出量检测出来，经过物理量的转换，再反馈到输入端去与给定值（参考输入）进行比较（相减），并利用比较后的偏差信号，以一定的控制规律产生控制作用，抑制内部或外部扰动对输出量的影响，逐步减小以至消除这一偏差，从而实现要求的控制性能。电压放大器功率放大器Mc负载n电动机+_+_+_+E电位器测速发电机+_29闭环控制系统Mc负载n电动机++++电位器测速发电机+_13n

直流电动机转速闭环控制系统方块图电

压放大器ue输入量Mc扰动输出量功

率放大器直

流电动机＋ugua测

速发电机uf－

设上述系统原已在某个给定电压ug相对于的转速n状态下运行，若一旦受到某些干扰（如负载转矩突然增大）而引起转速下降时，系统就会自动地产生如下的调整过程：

Mc↑→n↓→uf↓→ue（）↑→ua↑→n↑30n直流电动机转速闭环控制系统方块图电压ue输入量Mc输维纳(Wiener，1894-1964)，控制论的创始人。在其50年的科学生涯中，先后涉足哲