第6章机械量检测与仪表
计量检测与仪器作业指导书
计量检测与仪器作业指导书第1章计量检测基础理论 (4)1.1 计量的概念与分类 (4)1.1.1 概念 (4)1.1.2 分类 (4)1.2 检测方法与原理 (4)1.2.1 机械检测法 (4)1.2.2 电气检测法 (4)1.2.3 光学检测法 (5)1.2.4 声学检测法 (5)1.3 测量误差与数据处理 (5)1.3.1 测量误差 (5)1.3.2 数据处理 (5)第2章计量法规与标准 (5)2.1 计量法规体系 (5)2.1.1 计量法规概述 (5)2.1.2 计量法规体系构成 (5)2.1.3 计量法规体系的主要内容 (6)2.2 计量检定规程 (6)2.2.1 计量检定规程概述 (6)2.2.2 计量检定规程的制定原则 (6)2.2.3 计量检定规程的主要内容 (6)2.3 计量标准及建标 (7)2.3.1 计量标准概述 (7)2.3.2 计量标准的分类 (7)2.3.3 计量标准的建立与维护 (7)2.3.4 计量标准的作用 (7)第3章计量检测仪器 (7)3.1 计量检测仪器概述 (7)3.2 常用计量检测仪器 (7)3.2.1 长度测量仪器 (7)3.2.2 角度测量仪器 (8)3.2.3 重量测量仪器 (8)3.2.4 硬度测量仪器 (8)3.2.5 速度测量仪器 (8)3.2.6 温度测量仪器 (8)3.2.7 压力测量仪器 (8)3.2.8 流量测量仪器 (8)3.3 计量检测仪器选用与维护 (8)3.3.1 选用原则 (8)3.3.2 仪器维护 (8)第4章长度计量 (9)4.1.1 长度单位 (9)4.1.2 测量误差 (9)4.1.3 长度计量器具选用原则 (9)4.2 长度计量器具 (10)4.2.1 机械式长度计量器具 (10)4.2.2 电子式长度计量器具 (10)4.3 长度测量方法 (10)4.3.1 直接测量法 (10)4.3.2 间接测量法 (10)第5章力学计量 (11)5.1 力学计量基本概念 (11)5.1.1 力的单位 (11)5.1.2 测量准确度 (11)5.1.3 测量不确定度 (11)5.2 力学计量器具 (11)5.2.1 机械式测力计 (11)5.2.2 电子测力计 (11)5.2.3 液压测力计 (12)5.3 力学测量方法 (12)5.3.1 静态测量法 (12)5.3.2 动态测量法 (12)5.3.3 振动测量法 (12)5.3.4 转矩测量法 (12)5.3.5 压力测量法 (12)第6章热工计量 (12)6.1 热工计量基本概念 (12)6.2 热工计量器具 (13)6.2.1 温度计 (13)6.2.2 热量计 (13)6.2.3 热容量计 (13)6.3 热工测量方法 (13)6.3.1 直接测量法 (13)6.3.2 间接测量法 (13)第7章电磁计量 (13)7.1 电磁计量基本概念 (13)7.1.1 量纲 (14)7.1.2 单位 (14)7.1.3 标准 (14)7.2 电磁计量器具 (14)7.2.1 分类 (14)7.2.2 原理 (14)7.2.3 功能 (14)7.3 电磁测量方法 (15)7.3.2 间接测量法 (15)7.3.3 比较测量法 (15)7.3.4 转换测量法 (15)7.3.5 非接触测量法 (15)7.3.6 数字化测量法 (15)第8章光学计量 (15)8.1 光学计量基本概念 (15)8.1.1 光学量的定义 (15)8.1.2 光学测量的不确定度评定 (16)8.1.3 光学计量标准的建立与维护 (16)8.2 光学计量器具 (16)8.2.1 光谱仪 (16)8.2.2 干涉仪 (16)8.2.3 激光测距仪 (16)8.2.4 光学厚度计 (16)8.3 光学测量方法 (16)8.3.1 直接测量法 (16)8.3.2 间接测量法 (17)第9章声学计量 (17)9.1 声学计量基本概念 (17)9.1.1 声学计量定义 (17)9.1.2 声学计量单位 (17)9.1.3 声学计量标准 (17)9.2 声学计量器具 (17)9.2.1 声级计 (17)9.2.2 声强计 (17)9.2.3 频谱分析仪 (17)9.2.4 声学传感器 (17)9.3 声学测量方法 (17)9.3.1 声压级测量 (17)9.3.2 声强测量 (18)9.3.3 声音频率分析 (18)9.3.4 声学传感器测量 (18)9.3.5 声学测量不确定度分析 (18)第10章计量检测质量控制 (18)10.1 计量检测质量管理体系 (18)10.1.1 质量管理体系建立 (18)10.1.2 质量管理体系运行 (18)10.1.3 质量管理体系持续改进 (18)10.2 计量检测过程控制 (18)10.2.1 检测前准备 (18)10.2.2 检测过程控制 (18)10.2.3 检测后处理 (19)10.3 计量检测数据分析与处理 (19)10.3.1 数据收集与整理 (19)10.3.2 数据分析方法 (19)10.3.3 数据处理过程 (19)10.4 计量检测不确定度评定与表示 (19)10.4.1 不确定度评定的基本原理 (19)10.4.2 不确定度评定方法 (19)10.4.3 不确定度表示 (19)第1章计量检测基础理论1.1 计量的概念与分类计量学是研究测量方法和测量单位的科学。
机械工程测试技术基础第6章位移测量
2、非接触式轮廓仪
国家标准中规定的评定 基准为轮廓中线，
有
1、最小二乘中线
n
yi2 min
i 1
2、算术平均中线。中 线上下部分所包含的轮 廓面积相等(常用)
n
n
Fi Fi'
i 1
i 1
表面粗糙度的高度评定 参数：
轮廓算术平均偏差:
Ra
1 l
l 0
y
dx
n
或 ( yi ) / n i 1
位移测量方法
位移测量包括线位移测量和角位移测量。位 移测量的方法多种多样，常用的有下述几种。
（1）积分法 （2）回波法 （3）线位移和角位移相互转换 （4）位移传感器法
（1）积分法
测量运动体的速度或加速度，经 过积分或二次积分求得运动体的位移。
例如在惯性导航中，就是通过测 量载体的加速度，经过二次积分而求得 载体的位移。
图 正余弦旋转变压器
当输出绕组接有负载时，就有电流通过输出绕组并产 生电枢反应磁通，使气隙中磁场发生畸变，输出电压 亦产生变化。为了减小这种变化，应将辅助绕组 D3D4短接，或在两输出绕组上接对称负载。为提高 旋转变压器的精确度，其负载阻抗应尽量大。
6.3 位移测量应用实例 1．回轴轴误差运动的测量 回转轴误差运动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。 径向误差运动的常用测量方法
分辨力高，寿命长， 后续电路较复杂
测量范围宽，使用方 便可靠，寿命长，动 态性能较差
结构简单，耐油污、
水，被测对象材料，
<3%
灵敏度不同，线性范
围须重校
变面
电
积
容
式
变间
隙
(10-3 ~10)mm
机械工程控制基础(第6章-系统的性能指标与校正)
3 校准仪器
使用校准仪器对系统 进行精确的校准。
校正过程
1
准备
确保校正过程中的所有设备和仪器都处于正常工作状态。
2
收集数据
通过测量系统输出和输入数据来获得基准值。
3
校准
根据收集到的数据，对系统进行必要的校准。
校正的重要性
1 提高系统性能
通过校正系统，可以 提高系统的准确性和 稳定性。
2 降低风险
3 节省成本
校正可以减少系统故 障和意外事故的风险。
通过校正，可以提高 系统效率，减少能源 和材料的浪费。
校正的挑战
1 复杂性
系统可能由许多复杂的组件和控制算法组成，使校正变得复杂。
2 不确定性
不确定的环境条件和参数变化可能会对校正结果产生影响。
3 时间和资源
校正过程需要投入大量时间和资源，特别是对于大型系统。
机械工程控制基础
欢迎来到机械工程控制基础的第6章：系统的性能指标与校正。让我们一起探 索系统性能的重要性以及如何校正它们来提高效率和可靠性。
系统的性能指标
1 高效性
2 准确性
确保系统可以高效地执行指定的任务。
确保系统输出与预期目标保持一致。
3 响应速度
系统对输入的快速响应能力。
4 稳定性
系统在各种工况下可靠地运行。
系统的校正
1 目标设定
确定校正所需的目标和标准。
2 数据收集
通过测量和观察收集系统的当前性能数 据。
3 误差分析
4 调整过程
分析数据并确定系统存在的误差和偏差。
制定和执行校正方法，对系统进行必要 的调整。
校正方法
Байду номын сангаас
1 调整参数
自动化控制仪表安装工程定额
册说明一、“自动化控制仪表安装工程消耗量定额”（以下简称仪表定额）是采用《建设工程工程量清单计价规范》（GB 50500-2003）模式计价的自动化控制仪表安装工程社会平均消耗量定额，同时适用于新建、扩建项目中的工业计算机、自动化控制装置及仪表的安装调试工程。
二、本仪表定额主要依据的标准、规范：1．《建设工程工程量清单计价规范》（GB 50500-2003）。
2．《自动化仪表工程施工及验收规范》（GB 50093-2002）。
3．《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》（GB J131-90）。
4．《分散型控制系统工程设计规定》（HG/T20573-95）。
5．《仪表配管、配线设计规定》（HG20512-92）。
6．《仪表系统接地设计规定》（HG20513-92）。
7．《仪表及管线伴热和绝热保温设计规定》（HG20514-92）。
8．《仪表隔离和吹洗设计规定》（HG20515-92）。
9．《自动分析室设计规定》（HG20516-92）。
10．《计算机设备安装与调试工程施工及验收规范》（YBJ-89）。
11．《全国统一施工机械台班费用编制规则》（2001年）。
12．《全国统一安装工程施工仪器仪表台班费用定额》（2000年）。
13．《全国统一安装工程预算定额》（2000年）。
三、本仪表定额的仪表校验材料用量包括校验消耗材料用量和校验材料的摊销量。
校验材料费按人工费的百分比计算。
四、下列内容执行其他册相应定额：1．控制电缆敷设、电气配管、支架制作安装、桥架安装、接地系统，执行C.2“电气设备安装工程”相应项目。
2．仪表设备及管路刷油、保温、防腐蚀，执行C.14“刷油、防腐蚀、绝热工程”相应项目。
3．管道上安装流量计、调节阀、电磁阀、节流装置、取源部件等及在管道上开孔焊接部件，执行C.6“工业管道工程”相应项目。
4．火灾报警及消防控制，执行 C.7“消防及安全防范设备安装工程”相应项目。
五、关于下列各项费用的规定：1．安装与生产同时进行增加的费用，按人工费的10%计算。
检测技术与仪表智慧树知到答案章节测试2023年临沂大学
第一章测试1.下面属于典型的自动化装置的是哪个选项（）。
A:控制器B:执行器C:测量仪表D:测量变送器答案:ABD2.下面哪项是检测技术的新的发展方向（）。
A:传感器、变送器的网络化产品B:智能传感器的发展C:微机械量检测技术D:成组传感器的复合检测答案:ABCD3.检测的目的就是获取被测对象的定量检测结果。
（）A:错B:对答案:A4.检测技术的发展能够推动科学技术的发展，同样，科学技术的发展也能推动检测技术的发展。
（）A:对B:错答案:A5.如果把人看做一个自动控制系统，人的大脑相当于系统中的（）。
A:传感器B:控制器C:执行器D:计算器答案:B第二章测试1.下面不属于电学法测量方法的是（）。
A:热电偶测温B:热电阻测温C:电容传感器测位移D:超声波测速答案:D2.利用弹簧秤称物体的重量属于（）。
A:闭环检测B:比较检测C:偏差法D:间接检测答案:C3.用光电池作为传感器，是属于能量变换型检测.（）A:错B:对答案:B4.对于一个物理量的检测，可以采用不同的敏感元件来实现。
（）A:对B:错答案:A5.用天平秤物体的重量，属于偏位式测量。
（）A:对B:错答案:B第三章测试1.要测量一个长度为1米的木板，小明用米尺测得长度为1.02米，相对误差为（）。
A:2%B:-2%C:0.02%D:-0.02%答案:A2.仪表精度等级越高，测量结果越准确。
（）A:错B:对答案:A3.下面对仪表的说法错误的是（）。
A:精度高的仪表重复性好B:再现性数值越小，仪表质量越高C:有效度越大，仪表可靠度高D:重复性好的仪表精度高答案:A4.一台测温仪表，其零点为-200℃，量程为500℃，它能测量的最高温度为（）。
A:500℃B:700℃C:-200℃D:300℃答案:D5.仪表的零点迁移后，其量程也随之迁移。
（）A:对B:错答案:B第四章测试1.一个温度为40℃的物体，其温度在华氏温度下为（）。
A:40℉B:94℉C:104℉D:72℉答案:C2.膨胀式温度计是利用液体的热胀冷缩特性做成的。
第六章 孔、轴检测与量规设计基础
§1 孔、轴实际尺寸的验收
§2 光滑极限量规 §3 功能量规
重点：
验收极限的确定； 光滑极限量规的设计原理； 光滑极限量规的设计计算
我国相关的国家标准：
难点： 光滑极限量规的设计计算
GB/T 3177-2009《产品几何技术规范（GPS） 光滑工件尺寸的检验》 GB/T 1957-2006《光滑极限量规 技术要求》 GB/T 8069-1998《功能量规》
规
规
孔
轴
适用场所不同
工 验校 作 收对 量 量量 规 规规
生
检
计
产
验
量
车
部
部
间
门
门
二、光滑极限量规的设计原理——泰勒原则
设计光滑极限量规时，应遵守泰勒原则（极限尺寸判断原则）的规定。
Dfe dfe
图7-7 孔、轴体外作用尺寸 Dfe、 dfe与实际尺寸 Da、 da
1—实际被测孔；2—最大的外接理想轴
（2）不内缩方式验收极限
不内缩方式的验收极限是以图样上规定的
上极限尺寸和下极限尺寸分别作为上、下 验收极限，即取安全裕度为零（A=0）， 因此
KS
L; max
Ki Lmin
图7-2 工件尺寸公差带及验收极限
y
2、验收极限方式的选择
① 对于遵循包容要求的尺寸和标准公差等 级高的尺寸，其验收极限按双向内缩方式 确定。
轴用量规——环规或卡规
孔用量规——塞规
光滑极限量规有通规和止规，应成对使用。
常见量规的结构形式
◆量规按用途分类：
（1）工作量规——指在零件制造过程中操作者所使用的量 规。 分为通规“T”和止规“Z”。
第六章 检验和技术测量的规程及原则
6．2 检验和测量的基本原则
一、测量方法的选择原则
测量方法主要根据测量目的，生产批量， 被测件的结构、尺寸、精度特征，以及 现有计量器具的条件等来选择，其选择 原则是：
x x0
2．测量误差的表示方法 (1)绝对误差δ
绝对误差是测量结果与其真值差。由于测 量结果可大于或小于真值，因此绝对误差可 能是正值或负值。
(2)相对误差相对误差，是测量的绝对误差δ与其 真值之比，由于被测量的真值是不可知的， 实际中以被测几何量的量值代替真值进行估 算。相对误差是无量纲的数值，通常用百分 数表示。
1．在工序间检验时，测量基准面应与工艺基准面-致 2．在终结检验时，测量基准面应与装配基准面-致。
二、定位方式的选择原则
• (1)对平面可用平面或三点支撑定位； • (2)对球面可用平面或V形铁定位； • (3)对外圆柱表面可用V形块或顶尖、三爪卡盘定
位；
• (4)对内圆柱表面可用心轴、内三爪卡盘定位。
• 机械产品的质量检验依据是有关国家标准、设计图样和制造工艺艺，制订出检验操 作指导书，指导检验人员对产品质量进行合格性检验。
国家标准按性质可分为以下4种
1．基础标准
• 基础标准包括：通用技术语言标准(如名词 术语、标志标记、符号、代号和制图等)； 精度与互换性标准(如形状和位置公差、表 面粗糙度、极限与配合等)；系列化和配套 关系标准(如标准长度、直径和优先数与优 先数系等)；结构要素标准(如中心孔、锥度 和T形槽等)。此外，还有工艺标准、材料标 准等。
• 按生产流程顺序分为以下几类。
第6章各种力参量的测量
三、贴片角度不准引起的误差
热加工测试与控制
若应变片的轴向力与ε1夹角为α，贴片时有误差，实际夹角 为α+△α，则应变也随之产生误差，变成εa+△ε。
理论推导得： a
1 2
2
1 2
2
cos 2
其相对误差：
E
2sin 2 sin E cos 2
α是a片与主应力σ1夹角。
热加工测试与控制 II 三角形法。应变片输出应变值Qa、Qb、Qc
2H a Qa QC Qb 3 H 2H b Qb QC Qa 3 H 2H c Qc Qa Qb 3 H
H很小时， a
Qb
T =πGD3ε45(1+H(1-μ0))/8 ≈πGD3ε45(1+0.72H)
热加工测试与控制
前面已提及ε45 可以通过桥接方法来求取，事实上现有测 量中都使用应变仪求εx，其应变仪的输出是电流，那么应变 值的计算公式为 Ix R4 I x x m K s Rs CI x CI x
⑨灵敏系数 ⑩ 温漂 11允许电流
热加工测试与控制
6.3 传动轴的扭矩测量
方法分类：
剪测量一定长度轴的扭转变形来测量扭矩
电功率法：测量驱动轴的电机功率转速来推算扭矩
热加工测试与控制
一、 应变片测量扭矩
该方法实际上就是测量沿轴线±45°方向的应变ε45 ，因为 τT = E ε45（1+μ）= 2 Gε45 T = （π/16）D3τT =πG D3ε45/8 若是空心轴，内径为d，外径为D，则 T =πGε45（D4-d4）/(8D) 通常取G = 8～8.2×104MPa 同样若考虑横向效应系数，则
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表6-1为常用速度传感器的性能及其特点。
刘玉长
表6-1为常用速度传感器的性能及其特点
类型
原理
测量范围
精度
特点
线
磁电式
速
度
空间滤波器
(10~500)Hz (1.5 ~200)km/h
≤10% ±0.2%
刘玉长
2、磁阻式(变磁通)电磁感应转速表
原理：当齿轮随转轴旋转时，由于齿轮的 凹凸引起磁阻变化，线圈2中感应出交变电压， 其频率f为齿轮齿数n与转速ω的乘积f = nω，则 转速ω = nf。
刘玉长
(a)开路式
(b)闭路式
磁阻式转速传感器
1-永久磁铁； 2-感应线圈； 3-软铁； 4-齿轮； 5-转轴； 6-内齿轮； 7-外齿轮
刘玉长
(一)电容式位移检测仪表
电容式位移传感器有改变电极工作面积和 变极间距两种方式，其中变极间距式测量范围 较小；变面积式测量的位移较大，转角也大。
电容式位移传感器结构简单、可靠、灵敏 度高、动态特性好，但由于连接导线的寄生电 容干扰不易消除，故测量准确度不高。
刘玉长
(二)涡流位移传感器
基于电涡流效应原理。 ❖电涡流:当通过金属体的磁通发生变化时，就 会在导体中产生感生电流，这种电流在导体中 是自行闭合的，这就是所谓电涡流。 ❖涡流效应:电涡流的产生必然要消耗一部分能 量，从而使产生磁场的线圈阻抗发生变化，这 一物理现象称为涡流效应。 ❖分类：高频反射式 (几兆赫到几百兆赫)与低 频透射式 (几百到一两千赫) 。
原理：当扭转轴受转矩影响而产生扭转变 形时，各应变片的阻值随之发生变化，电桥输 出的不平衡电压与转矩成比例。
特点：结构简单，制造方便；但由于使用 导电滑环、电刷或旋转变压器等给应变片供电 和信号输出，故不适于高速旋转体和扭轴振动 较大的场合使用。
刘玉长 电阻应变片转矩传感器贴片方式
(二)光电式转矩检测仪表(圆光栅法)
d vT 2
式中v为超声波在被测件
中的传播速度。
被测件
探头 (换能器)
d脉冲刘玉长第三节 振动与加速度检测
一、振动测量仪表
振动是一个物质系统的重复、周期运动， 其特性是指振动的位移(振幅)、速度、加速度、 频率以及应力等参数。
描述振动特征的主要参量为频率、振幅和 相位，因此振动测量最基本的目的就是测量这三 个参量。
刘玉长
振动检测内容与传感器
(1)当研究振动对机械加工精度的影响时，要测量 位移幅值的大小，振动位移测量的传感器有： 电涡流式传感器、电感式传感器、电容式传感 器；
(2)当研究振动引起声辐射大小时，则需要测量振 动的速度，振动速度测量传感器有：相对式电 动传感器、惯性式电动传感器；
(3)当需要考虑机械损伤时，主要测量加速度，振 动加速度传感器有：压电式力传感器、阻抗头、 电阻应变式传感器、电阻应变式传感器。
刘玉长
三、功率测量
功率的测量可以通过是功率测量和转矩间
接测量两类方法进行：电功率测量是先测出电
动机输入功率，再利损耗分析计算电动机的输
出功率，即为动力机械的轴输出功率；转矩间
接测量是根据轴功率与转矩和转速的乘积成正
比的关系，分别测出转矩和转速，由公式求得
功率P：
P Tn 9550
, kW
目前，动力机械的功率测量基本上都是 刘通玉过长转矩间接测量。
刘玉长
常用测振传感器
(a) 差动变压器式; (b) 电涡流式; (c) 应变片式
刘玉长
二、 加速度测量仪表
加速度是物体运动速度的 变化率，不能直接测量，一般多 采用所谓的质量-弹簧系统。即 利用测量质量块随被测物体作加 速运动时所表现出的惯性力来确 定其加速度。
最简单的加速度计由外壳、 质量块、力敏元件和限制质量块 与外壳之间相对运动的弹簧(也 称限动弹簧)构成，如图所示。
如图所示，这里所用的光栅不是产生横向条纹的 圆形光栅，而是光闸光栅(主光栅与指示光栅栅线间夹 角θ=0，此时莫尔条纹随着主光栅运动而明暗交替变化 形成的光栅)，在轴上相距一定距离处固定两个具有黑 白条纹的圆盘形透射光栅。
刘玉长
检测原理
当轴不承受扭矩时，两片光栅的明暗条纹 完全错开，遮挡住光路，因此，放置于光栅另 一侧的光敏元件无光照射，输出信号为零。当 有扭矩作用于被测轴上时，安装光栅处的两个 截面产生相对转角，两片光栅的暗条纹逐渐重 合，部分光线透过两光栅照射到光敏元件上， 光敏元件产生电信号。扭转角越大，照射到光 敏元件上的光越多，因而输出的电信号也越大。
刘玉长
二、转矩测量
转矩测量仪表主要用于直接测量电动机、 发动机和其他旋转机械的转矩。
一般情况下，转矩的测量是基于机器转轴 在承受转矩时产生扭应力或扭转角位移的原理。 因此，这类仪表按工作原理可分为扭应力式(包 括电阻应变式、磁弹性式等)和扭转角位移式(包 括相位差式、振弦式等)两类。
刘玉长
(一)电阻应变式转矩检测仪表
透镜
透镜
光敏元件
采用简单光学系统配合将反射光投到光敏元件上， 就可以输出相应的电脉冲，以求出被测轴转速。
(1)在转轴上不便于安装测量转盘时，可以在测量转轴 上贴反射镜的方法。
(2)为了提高分辨率，可以在转轴圆周方向等距地贴多 块反射镜。当有光线入射时，在转轴每旋转一周就有多
刘次玉(等长于所贴反射镜数)光的反射。
第六章 机械量检测与仪表
机械量包括速度(线速度、转速)与加速 度，位移(线位移、角位移)，力(重力或质量 力)与力矩，振动等参数，这些参数不仅是运 动控制等系统中的重要参数，也是动力机械 性能的重要技术参数，同时也是其他参数， 如温度、压力、流量等检测的前提。
机械量测量仪表一般由传感器、测量电 路、显示(或记录)器和电源组成。
刘玉长
1、高频反射式涡流传感器结构
高频反射式涡流传感 器结构原理如下图所示。高 频检测线圈绕制在聚四氟乙 烯框架的开槽中，形成一个 扁平线圈，线圈用高强度漆 包线绕制。
刘玉长
反射式涡流传感器
1-线圈；2-骨架；3-引线
2、高频反射式涡流传感器原理
当线圈中通以高频电流i1，产生交变磁场H1， 在高频磁场作用下，金属板内产生涡流i2，涡流 产生二次磁场H2，反过来削弱传感器的磁场H1， 使原线圈的阻抗ZC发生变化：
(30~24000)rpm 0~1.5×105 rpm
结构简单，价格便宜，不受电磁场干
±1%
扰；精度较低
体积小，量程宽，使用简便，精度高
1%
，是非接触测量
光电 反射式转速表 式 直射式转速表
(30~4800)rpm 1000 rpm
±1脉冲/s
非接触测量，须被测轴径大于3mm 在被测轴上装有测速圆盘
第二节 位移与厚度测量
一、位移测量仪表
位移是最基本的机械量之一，分为线位移 与角位移。线位移是指物体沿某一直线运动的 距离，角位移是指物体绕某一点转动的角度， 一般称角位移的测量为角度测量。
刘玉长
位移检测方法
根据位移检测范围的不同，可分为微小位 移检测、小位移检测和大位移检测三种。
根据传感器转换结果，可分为模拟式和数 字式两类。模拟式传感器将位移转换为模拟信 号，如自感式位移传感器、差动变压器、涡流 传感器、电容式传感器、电阻式传感器、霍尔 传感器等；数字传感器是将位移转换为数字信 号，如光栅、磁栅、光电码盘与感应同步器等。
测速齿轮 霍尔片
(三)霍尔式转速表
原理：在测量齿轮转动时，切割永久磁铁产生 的磁力线，使磁通量在霍尔片的感应面上发生 变化，在霍尔片上被感应出霍尔电动势，此电 动势随转速作交替变化，形成电脉冲信号。
特点：体积小、结构简 单、起动力矩小、可靠 性高、频率特性好、可 进行连续测量特点。适 用于固定式安装，不宜 在强磁场环境中使用。
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(一)压电式加速度计
如图所示，在基座与质量块中间压着压电片，用 弹簧片将质量块和压电片压紧在基座上，改变外壳的 拧紧程度，可以调整弹簧片对质量块压电片- 基座间 的预紧力。当传感器固紧在待测基体上时，由于振动 作用，质量块将给压电片以周期的作用力，经压电变 换后，在压电陶瓷片上产生电荷，该电荷由引出电极 输出送入测量仪表，从而得到加速度。
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第六章 机械量检测与仪表
第一节 转速、转矩与功率测量 第二节 位移与厚度测量 第三节 振动与加速度检测 第四节 力与电子称量仪表
刘玉长
第一节 转速、转矩与功率测量
一、 转速测量
转速是指在单位时间内转轴的旋转次数， 工程上采用1秒钟(sec)或1分钟(min)内转数的多少 为转速测量单位，即转/秒(r/s)或转/分(r/m)，也 可用角速度表示转速。
激光 测频式转速仪 几万至几十万 rpm
式 测周式转速仪
1000 rpm
±1脉冲/s
适合高转速测量，低转速测量误差大 适合低转速测量
转速 测量
汽车发动机转速表
(70~9999) rpm
0.1%n±1 rpm (n≤4000rpm) 0.2%n±1 rpm (n>4000rpm)
利用汽车发动机点火时线圈高压放电 感应出脉冲信号，实现对发动机不剖 体测量
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二、厚度测量
厚度测量是位移测量的一种特殊形式，因 此很多位移传感器都可用来检测厚度，按测量原 理可分为接触式测量和非接触式测量两大类。常 用的有电感式、高频涡流式、微波式、射线式和 超声波式等。
以下介绍超声波式测厚仪。
刘玉长
超声波式测厚仪
当超声波从一种介质传播到另一种介质
时，在两分界面上会产生反射。超声波换能器 向被测件表面发出的脉冲，并接收被测件底面 的反射脉冲，从发出脉冲到接收到脉冲的时间 间隔T与材料的厚度d成正比。即被测件的厚度 可用下式求出: