过程参数检测及仪表课件第10章机械量检测仪表.ppt

第十章 机械量检测及仪表,机械量检测仪表是用来对尺寸、位移、力、重量、转矩、速度和振动等参数进行测量的仪表。检测机械量的传感器大多数是把这些参数变换成电量，再用电测仪表进行测量。主要内容：,位移测量,振动测量,转速测量,位移测量,目前火电厂中测量位移常使用的传感器有电涡流式传感器和线性变化差动变压器式传感器。,电涡流式传感器 电涡流传感器由探头、延伸电缆、前置器三部分组成,电涡流探头内部结构,1电涡流线圈 2探头壳体 3壳体上的位置调节螺纹 4印制线路板 5夹持螺母 6电源指示灯 7阈值指示灯 8输出屏蔽电缆线 9电缆插头,电涡流探头外形,电涡流式传感器 电涡流式传感器是在涡流效应的基础上建立起来的。,当导体置于交变磁场或在固定磁场中运动时，导体内引起感应电流，此电流在导体内闭合,称为涡流。,穿透深度,式中,导体电阻率(cm)；r导体相对磁导率；交变磁场频率(Hz)。,高频反射式,线圈置于金属导体附近：线圈中通以高频信号 i1 正弦交变磁场 H1 金属导体内就会产生涡流 涡流产生电磁场 反作用于线圈,改变了电感,电感变化程度取于线圈L的外形尺寸，线圈L至金属板之间的距离，金属板材料的电阻率和磁导率 以及的频率等。,等效电路,电感LE表示金属板对涡流呈现的电感效应 电阻RE表示在金属板上的涡流损耗 互感系数M表示LE与原线圈L之间的相互作用 R为原线圈L的损耗电阻 C为线圈与装置的分布电容,考虑到涡流的反射作用，L两端的阻抗ZL可用下式表示,式中,信号源的角频率；K耦合系数，K2=M2(LLE)。,由于RLB则式(3.4.1)可以简化为,ZL的虚部与金属板的电阻率无关，而仅与耦合系数K有关，即仅与线圈至金属板之间的距离有关,在实际条件下，即K1，并有RLB可以认为式(3.4.2)在特定条件下(测量信号频率较高，金属板电阻率较小且变化范围不大)存在着以下的关系,总之，当被测物体确定时，被测位移的变化使检测线圈的电感、阻抗Z和品质因数发生改变，测知这些量的大小，即可求出被测位移。测量线圈电感的方法有电感法、阻抗法和品质因数法，其中电感法又可分为调幅式和调频式。,调幅式,调频式,电感式位移测量装置 电感式传感器种类很多，根据转换原理不同，可分为自感式和互感式两种；根据结构型式不同，可分为气隙型和螺管型两种。,变气隙互感式原理,线性差动变压器,振动测量 汽轮机的振动测量方法有多种。按照测量振动的相对位置，可以分为轴承座的绝对振动、轴与轴承座的相对振动和轴的绝对振动。根据测振传感器的原理不同可以分为接触式和非接触式两类。接触式振动传感器有磁电式、压电式，非接触式振动传感器有电容式、电感式和电涡流式等。,磁电式传感器,磁电式传感器是利用电磁感应原理，将运动速度转换成线圈中的感应电势输出，分为机械振动系统和磁电感应系统部分。,机组振动监测系统,转速测量,测量转速常用的有磁阻式、磁敏式和涡流式转速传感器,磁阻式：当齿轮随转轴旋转时，齿的凹凸变化引起磁性变化，致使线圈中磁通发生变化，感应出幅值交变的电动势，感应电动势的频率在数值上与所测转速相同。,磁敏式转速传感器,磁敏式转速传感器采用磁敏差分原理进行转速测量。当测速齿轮随主轴旋转，某一个齿的顶部接近传感器时，由于磁场的变化，两个磁敏电阻R1、R2的阻值均发生变化，桥路失去平衡，输出电压信号；根输出的脉冲信号的频率可以确定被测转速的。,涡流式转速传感器 采用电涡流传感器测速时，在旋转轴上开一条或数条槽，或者在轴上安装一块有轮齿的圆盘或圆板，在有槽的轴或有轮齿的圆板附近装一只电涡流传感器。当轴旋转时，由于槽或齿的存在，电涡流传感器将周期性地改变输出信号电压，此脉冲数（或频率值）与转速相对应。,