机械工程测试位移测量

机械工程测试位移测量第1页，共15页，2023年，2月20日，星期一

第二节常用位移传感器一、滑线电阻式位移传感器滑线电阻式位移传感器工作过程:被测位移量ΔXΔRΔU外接电路优点；结构简单，性能较稳定，使用方便。缺点；受阻经直径影响，分辩率不高，运用检测精度不高的场合，噪声大.第2页，共15页，2023年，2月20日，星期一

电阻式位移传感器的性能及特点

型式滑线式变阻器线位移角位移线位移角位移测量范围1～300mm*0～360°1～1000mm*0～60r精确度±0.1%±0.1%±0.5%±0.5%直线性±0.1%±0.1%±0.5%±0.5%特点分辨力较好，可静态或动态测量。机械结构不牢固结构牢固，寿命长，但分辨力差，电噪声大第3页，共15页，2023年，2月20日，星期一

二、应变片式位移传感器利用弹性元仵把位移量转换成应变量应变式位移传感器工作过程:被测位移量ΔX测杆运动弹性元件(悬臂梁)产生应变弹簧作用贴应变片电阻ΔR外接电路电量输出第4页，共15页，2023年，2月20日，星期一

电阻应变式位移传感器的性能及特点

型式非粘贴的粘贴的半导体的测量范围±0.15%应变±0.3%应变±0.25%应变精确度±0.1%±2%～3%±2%～3%直线性±1%±1%满刻度±20%特点不牢固牢固，使用方便，需温度补偿和高绝缘电阻输出幅值大，温度灵敏性高第5页，共15页，2023年，2月20日，星期一

差动变压器式位移传感器工作过程:被测位移量ΔX测杆运动衡铁在线圈中运动电感量ΔM变代电量Δe外接电路第6页，共15页，2023年，2月20日，星期一

电感式位移传感器的性能及特点

型式自感式差动变压器涡电流式微动同步器旋转变压器变气隙型螺管型测量范围±0.2mm1.5～2mm±0.08～75mm*±2.5～±250mm*±10°±60°精确度±1%±1%±0.5％±1～3%±1%±1%直线性±3%±3%±0.5%＜3%±0.05%±0.1%特点只适用于用于微小位移测量测量范围较宽使用方便可靠，动态性能较差分辨力好，受到磁场干扰时需屏蔽分辨力好，受被测物体材料，形状加工质量影响非线性误差与变压比和测量范围有关第7页，共15页，2023年，2月20日，星期一

电容式位移传感器的性能及特点

型式变面积变间距测量范围10-3～1000mm*10-5～10mm*精确度±0.005%0.1%直线性±1%1%特点受介电常数因环境温度，湿度而变化的影响分辨力很好，但测量范围很小，只能在小范围内近似地保存线性第8页，共15页，2023年，2月20日，星期一

第三节位移测量的应用

一、回转轴径向运动误差的测量回转轴运动误差是指在回转过程中回转轴线偏离理想位置而出现的附加运动。回转轴运动误差的测量，无论对于精密机床主轴的运动精确度，还是对于大型、高速机组（例如汽轮机一发电机组）的安全运行都有重要意义。运动误差是回转轴上任何一点发生与轴线平行的移动和在垂直于轴线的平面内的移动。前一种移动称为该点的端面运动误差，后一种移动称为该点的径向运动误差。端面运动误差因测量点所在半径位置不同而异，径向运动误差则因测量点所在的轴向位置不同而异。第9页，共15页，2023年，2月20日，星期一

1.双向测量法任意径向截面上的径向误差运动可采用置于x、y方向的两只位移传感器来分别检测径向运动误差在x、y方向的分量。在任何时刻两分量的矢量和就是该时刻径向运动误差矢量。2.单向测量法有时只需要测量运动误差在某个方向上的分量（例如分析机床主轴的运动误差对加工形状的影响），则可将一只位移传感器置于该方向来检测。测量时必须利用基准面来“体现”回转轴线。通常是选用具有高圆度的圆球或圆环来作为基准面。直接采用回转轴上的某一回转表面来作为基准面虽然可行，但由于该表面的形状误差不易满足测量要求，测量精确度较差。第10页，共15页，2023年，2月20日，星期一

用双向测量法测量轴的径向运动误差设Oo为理想回转中心，Om为基准球的几何中心，Or为瞬时回转中心，e为基准球的安装偏心，θ为转角，并令e与x轴平行时θ=0，r(θ)为径向运动误差。若基准球半径Rm远远大于偏心e和径向运动误差r(θ)，则两传感器检测到的位移信号dx和dy分别为：位移传感器位移传感器测量仪测量仪第11页，共15页，2023年，2月20日，星期一

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右侧第一、二项分别为偏心e和运动误差r(θ)在x、y方向上的投影，而第三项则为基准球上相差90°的两对应点处的形状误差。由此可见：在圆球形状误差可忽略的情况下，dx和dy是圆球中心的位移在x、y两方向上的分量。形位误差测量是将被测要素和理想要素进行比较，从而用数值描述实际要素与理想要素形状或位置上的差异。每个参数的测量过程包括测量和评定两个阶段。第13页，共15页，2023年，2月20日，星期一

二、物位的测量物位是液位、料位、以及界面位置的总称。具体的液位如罐、塔、槽等容器中液体或河道、水库中水的表面位置高度；料位如仓库、料斗、仓储箱内堆积物体的高度；界面位置一般指固体与液体或两种不相溶、密度不同的液体之间存在的界面。测量物位有时是为了测知容器中物体的存量；有时是为了对容器中的物料进行监控，调节其进出速