位移测量实例

关于位移测量实例第1页，讲稿共12页，2023年5月2日，星期三4．3．1一般线位移测量在工程技术中，测量机械零件的长度、厚度和液位等，实际上都是利用不同的位移传感器进行线位移的测量。(1)电感式滚柱直径分选装置以往用人工测量和分选轴承用滚柱的直径是一件十分费时且容易出错的工作。第2页，讲稿共12页，2023年5月2日，星期三图4.23是电感式滚柱直径分选装置的示意图。由机械排序装置送来的滚柱按顺序进入电感测微仪。电感测微仪的测杆在电磁铁的控制下，先提升到一定的高度，让滚柱进入其正下方，然后电磁铁释放，衔铁向下压住滚柱，滚柱的直径决定了衔铁位移的大小。电感传感器的输出信号送到计算机，计算机直径的偏差值。已测量的滚柱被机械装置推出电感测微仪，这时相应的翻板打开，滚柱落入与其直径偏差相对应的容器中。第3页，讲稿共12页，2023年5月2日，星期三(2)电感式仿形机床在加复杂机械零件时，采用仿形加工是一种较简单的方法。较长4.24是电感式（或差动变压器式）仿形机床的示意图。第4页，讲稿共12页，2023年5月2日，星期三假设被加工的工件为凸轮。机床的左边转轴上固定一个已加工好的标准凸轮。毛坯固定在右边的转轴上，左、右两轴同步旋转。铣刀与电感测微仪安装在由伺服电机驱动的、可以沿着立柱的导轨上、下移动的龙门架上。电感测微仪的硬质合金测端与标准凸轮外表轮廓接触。当衔铁不在差动电感线圈的中心位置时，测微仪有输出。输出电压经伺服放大器放大后，伺服电机正转（或反转）。带动龙门框架上移（或下移），直到测微仪的衔铁恢复到差动电感线圈的中间位置为止。龙门框架的上下位置决定了铣刀的切削深度。当标准凸轮转过一具微小的角度时，衔铁再一次被顶高（或下降），测微仪必然有输出，伺服电机转动，使铣刀也上升（或下降），从而减小（或增加）切削深度。这个过程一直持续到加工出与标准凸轮完全一样的工件为止。第5页，讲稿共12页，2023年5月2日，星期三

从图4.23中的虚线可以看出，批量众多的滚柱直径偏差的概率分布符合随机误差的正态分布。上述测量和分选步骤均是在计算机控制下进行的。第6页，讲稿共12页，2023年5月2日，星期三(3)石棉纸厚度的在线测量厚度检测包括金属或非金属带材或箔材之厚度、涂层厚度等的测量。利用非接触式位移传感器在线测量石棉纸厚度的工作原理如图4.25所示。由图可知，从输送带送来的纸浆由于下缸的挤压，使其在冷缸6表面形成石绵纸5，随着输送带的不断输送和冷缸的不断旋转，使石棉纸越来越厚。第7页，讲稿共12页，2023年5月2日，星期三当厚度增加时，塑料滚轮4连同导杆2一起向上移动。非接触式位移传感器3（涡流式位移传感器极距变化型电容传感器）的测头与导杆上端面之间的间隙变化量即反映了石棉纸厚度的变化量。由传感器所测得的石棉纸厚度信号经中间变换器变换成电压信号，然后经A/D；转换器送入计算机进行数据处理，并由显示器石棉纸厚度的变化。当石棉纸的厚度达到所要求的尺寸时，检测仪内所设置的报警器即发出声光报警信号或向执行机构发出指令。第8页，讲稿共12页，2023年5月2日，星期三(4)物位的测量在生产过程中常遇到大量的固体和液体物料，存放在容器中或堆放在场地上，并占有一定的高度，上高度还有可能是随时间变化的。对此高度的测量称为物位测量。液体表面的位置、散粒状物质表面的位置以及不同比重互不相溶液体的分界面位置等的测量均属于物位测量。第9页，讲稿共12页，2023年5月2日，星期三物位测量多是将物位转换成位移量来进行测量的，它也是位移测量应用较多的一个方面。电容式液位传感器是利用被测介质液面变化转换为电容量变化的一种介质变化型电容式传感器。图4.26a是用于被测介质是非导电物质时的电容式传感器。当被测液面变化时，两电极间的介电常数随之发生变化，从而导致电容量的变化。图4.26b适用于测量导电液体的液位。液面变化时相当于外电极的面积在改变，这是一种变面积型电容传感器。第10页，讲稿共12页，2023年5月2日，星期三沉筒式液位仪是一种常用的液位测量仪器。沉筒式液位仪的测量元件是浸沉于液体中的沉筒。由于液位的变化将浮力变化，此浮力再以位移或力的变化形式使传感器发出相应的信号。如图4.27所示。沉筒由固定段1浮力段1｀两部分组成。为适应不同的介质和量程，浮力段是可调换的。沉筒所反映的液位变化——浮力变化，通过测量弹簧2线性地转换成衔铁4的位移变化。衔铁的位移化再由差动变压器转换成与之成正比的输出电压ey的变化，因此输出电压的变化就反映了液位的变化。沉筒