课程名称：检测技术 | 班级： | 性质：考试课 | 授课人： | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
课题：模块九、小位移检测技术 | 课时安排：3 | 课次编号：14、15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
教材分析 | 难点 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
重点： | 转速测量、接近开关的状态分析、接线。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
教学目的和要求 | 1.熟悉小位移的基本概念 2.熟悉自感式和互感式小位移传感器的工作原理。 3.熟悉差动式传感器的特性。 4.了解相敏检波电路的特性。 5.熟悉差动整流电路的特性及电路分析。 6.熟悉介绍电感式测微器用于测量小位移。 7.熟悉涡流传感器用于测量小位移。 8.掌握接近开关的分类、特性和指标。 9.掌握电感式（涡流原理）接近开关的特性、常见类型（NPN、PNP常开、常闭、三线制、二线制等）、接线和使用。 10.熟悉霍尔接近开关的原理和特性。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
采用教学方法和实施步骤 | 讲授、课堂互动、分析、实训 | 教具：各种测微器、接近开关 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
各教学环节和内容 | 位移检测的基本概念 表9-1 常用小位移传感器的分类及特点
项目一 电感式小位移传感器 【项目教学目标】 ☞ 知识目标 1）了解电感式小位移传感器的基本工作原理。 2）掌握差动整流电路。 ☞ 技能目标 熟悉电感式位移传感器的安装与应用。 任务一 认识自感式传感器与差动变压器 一、自感式位移传感器 图9-1 铁心气隙与电感量及电流的关系实验 1－固定铁心 2－气隙 3－线圈 4－衔铁 5－弹簧 6－磁力线 7－绝缘外壳 （9-1石笼护坡） 图9-2 电感式位移传感器的结构 a）变气隙式 b）变面积式 c）螺线管式 1－线圈 2－铁心 3－衔铁 4－测杆 5－导轨 6－工件 7－转轴 1．变气隙电感式位移传感器 提问：变气隙电感式位移传感器必须保持中的哪些函数为为常数？ 图9-3 电感式位移传感器的特性曲线 a）L-δ特性曲线 b）L-A特性曲线 1－实际输出特性 2－理想输出特性 提问：变气隙电感式位移传感器的输入输出是何种关系？δ越小，灵敏度就越？ 2．变面积电感式位移传感器 提问：变面积电感式位移传感器的输入输出是何种关系？ 3．螺线管电感式位移传感器 提问：螺线管电感式位移传感器的特点有哪些？ 4．差动电感式位移传感器 图9-4 差动电感式位移传感器 a）变气隙式差动传感器 b）螺线管式差动传感器 1－上差动线圈 2－铁心 3－衔铁 4－下差动线圈 5－测杆 6－工件 7－基座 图9-5 差动线圈与单线圈变气隙电感式位移传感器的特性比较 1－上线圈特性 2－下线圈特性 3－L1、L2差接后的特性 提问：请分析差动变气隙电感式位移传感器的特性（线性、灵敏度、吸力、温漂等）。 5．测量转换电路 （1）交流电桥电路（略）。 （2）相敏检波电路 “检波”与“整流”的含义…… 提问：相敏检波电路的输出电压与衔铁的位移方向之间有何关系？ 采用相敏检波电路，得到的输出信号既能反映______的大小，也能反映______藻井式吊顶的方向。 图9-7 不同检波方式的输出特性曲线 a）非相敏检波 b）相敏检波 1－理想特性曲线 2－实际特性曲线 E0－零点残余电压 Δx0－位移的不灵敏区 二、差动变压器式位移传感器 图9-8 差动变压器的结构示意图 1一次绕组 2－二次绕组 3－衔铁 4－测杆 5－被测工件 图9-9 理想差动变压器原理图 图9-10 差动变压器的三种状态 a）衔铁向左位移 b）衔铁处于两个二次绕组的对称位置 c）衔铁向右位移 d）输出特性曲线 1－非相敏检波理想输出特性 2－非相敏检波实际输出特性 3－相敏检波实际输出特性 请分析： 1）当衔铁处于中间位置时的情况；2）当衔铁偏离中间位置向左移动时的情况；3）当衔铁偏离中间位置向右移动时的情况。 2．主要性能 （1）灵敏度；（2）线性范围。 提问：衔铁处于线圈中间对称位置时，怎样从图9-10中看出差动变压器的零点残余电压？ 3．测量转换电路 图9-12 差动整流电路 a）差动整流电路 b）第一个二次侧的整流波形 c）第二个二次侧的整流波形 d）a、b两点的对地电压差 练习：当被测工件的直径等于设定的标准直径时，调节RP时差动整流的输出为零。上述调零步骤之后，当被测工件的直径小于设定的标准直径时，画出Uab的波形。 任务二 电感式位移传感器测量小位移 一、电感式测微器 图9-13 轴向电感式测微器及测微仪 a）测微器结构 b）模拟指针式测微仪外形 c）数字式测微仪外形 d）测微器在工件直径测量中的使用 1－引线电缆 2－固定磁筒 3－衔铁 4－线圈 5－测力弹簧 6－防转销 7－钢球导轨（直线轴承） 8－测杆 9－密封套 10－测端 11－被测工件 12－基准面 二、圆度测量 图9-14 圆度测量 a）被测轴类工件 b）计算机处理结果 c）圆度测量仪外形 1－被测物 2－耐磨测端 3－电感式传感器 提问：圆度的单位是毫米还是米？ 三、工件截面轮廓测量 图9-15 电感式工件表面轮廓测量仪原理图 提问：工件表面轮廓测量的单位是微米还是米？ 项目二 涡流式小位移传感器 【项目教学目标】 ☞ 知识目标 了解位移传感器的标定方法。 ☞ 技能目标 掌握涡流式小位移传感器测量转速的原理。 任务一 涡流式位移传感器测量小位移 一、轴向位移的监测 图9-16 汽轮机主轴轴向位移的监测 1－旋转设备（汽轮机） 2－主轴 3－刚性联轴器 4－涡流式位移传感器探头 5－夹紧螺母 6－涡流式传感器支架 7－发电机 8－基座 提问：当图9-16中的涡流式位移传感器探头与被测联轴器的间隙为设定的标准间隙时，涡流式位移传感器的输出电压应该调节为多少？ 二、转速测量 （9-3） 图9-17 涡流式转速测量方法 a）带有凹槽的转轴及输出波形 b）带有凸起的转轴及输出波形 1－传感器 2－被测物 例9-1 用图9-17b中的涡流式位移传感器测得T=20ms，求：转轴的转速n为多少转每分钟？ 解 f=1/T=1/20ms=50Hz，z=8，所以转速 。 提问：为什么图9-17中的输出波形不是正弦波？ 项目三 接近开关 任务一 认识接近开关 一、常用接近开关的分类 （1）电感式接近开关（实际工作原理是涡流效应）；（2）电容式接近开关；（3）干簧管；（4）霍尔式接近开关 只对磁性或导磁性物体起作用。 二、接近开关的特点 1）非接触检测；2）定位准确度；3）机械磨损；4）响应；5）密封；6）触点、火花、噪声，可适场合；7）与PLC或其他上位机的连接；8）体积；9）“触点”容量。 三、接近开关的主要技术指标 （1）动作距离；（2）复位距离；（3）动作滞差；（4）重复定位准确度（重复性）；（5）响应频率；（6）额定工作距离δ0。 提问：1.动作距离、复位距离、动作滞差三者之间是何关系？哪个数值最大？ 2.动作距离与额定工作距离的数值哪个大？ 任务二 电感式（涡流原理）接近开关的应用 一、电感式接近开关的规格及接线方式 1．电感式接近开关的结构形式 电光调制器 图9-21 电感式接近开关的几种结构形式 a）圆柱形（非齐平式） b）平面安装型 c）矩形 d）槽形 e）贯穿型 2．被测金属体接近电感式接近开关的方式 （1）轴向接近；（2）侧向接近（径向接近）。 图9-22 NPN型三线制电感接近开关的原理、特性及接线 a）NPN型三线制电感接近开关原理框图 b）x、y方向的两种接近方式 c）齐平式NPN型、OC门常开输出电路 d）NPN型接近开关滞差特性 提问：1.在图9-22中，当被测金属体从远至近，距离小于δmax且大于δnin时，该接近开关的输出为什么电平？距离小于δnin时，该接近开关的输出为什么电平？ 2.当被测金属体与探头的距离大于δmax时，该接近开关的输出为什么电平？ 3．NPN型电感式接近开关的接线及使用注意事项 （1）复位状态；（2）动作状态；（3）施密特特性；（4）续流二极管；（5）过电流保护。 提问：三线制接近开关的接线颜是怎样规定的？ 如果漏接续流二极管，在什么情况下会产生过电压？有可能导致什么器件损坏？ 图9-23 接近开关的接线方式 a）NPN型常开二线制 b）PNP型常闭二线制 c）NPN型常开三线制 d）PNP型常开三线制 e）NPN型常开、常闭四线制 f）PNP型常开、常闭四线制 表9-3 LIONPOWER接近开关的主要技术指标
二、接近开关与PLC的接线 图9-24 NPN型、PNP型两线制接近开关与PLC的接线 a）低电平有效的无源输入电路 b）高电平有效的有源输入电路 提问：NPN型两线制接近开关接到PLC的输入端后，接近开关处于什么电平时，PLC才认为输入有效？PNP呢？ 【PLC的输入/输出状态填表训练】
三、两线制接近开关与交流接触器的接线 图9-25 常闭型两线制接近开关与380V交流接触器的接线图 提问：图9-25的电路中，为什么需要利用KM的辅助触点？ 如果采用常开型两线制接近开关，电路需要怎样变化？能实现怎样的功能？ 图9-26 工件的加工定位与计数 a）接近开关的安装位置 b）感辨头及调幅式转换电路 c）PNP型接近开关动作滞差特性 1－加工机床 2－刀具 3－金属工件 4－加工位置 5－减速接近开关 6－定位接近开关 7－传送机构 8－计数器-位置控制器 提问：图9-25的电路中，如果正反馈电阻Rf开路，接近开关的输出特性将如何变化？请画出输出特性曲线。 如果b图中不用PNP晶体管，二改用NPN晶体管，则电阻RC要接到哪一个节点上？输出特性又有怎样的变化？请画出输出特性曲线。 在图9-26中，当被测金属体从远至近，距离小于3mm且大于2mm时，该接近开关的输出为什么电平？距离小于2mm时，该接近开关的输出为什么电平？ 反之距离大于3mm时，该接近开关的输出为什么电平？ 【PNP型接近开关（已接下拉电阻）的施密特特性状态填表训练】
表9-4 NPN常闭、PNP常闭型接近开关的施密特特性比较
【PNP常开型接近开关的特性填表训练（VCC=24V，RL=Ω）】
任务三 电容式接近开关的应用 一、电容式接近开关的结构及工作原理 图9-27 圆柱形电容式接近开关 a）结构示意图 b）调幅式测量转换电路原理框图 1－被测物 2－上检测极板（或内圆电极） 3－下检测极板（或外圆电极） 4－充填环氧树脂 5－测量转换电路板 6－塑料外壳 7－灵敏度调节电位器RP 8－动作指示灯 9－电缆 10－非齐平式安装板（金属，接地） UR－比较器的基准电压 提问：被测物1为尼龙以及纸板时，两者的灵敏度哪个大？ 为什么该电容式接近开关的有效输出是低电平？请分析当纸板靠近该接近开关时的整个工作过程。 图9-28 电容式接近开关的外形 a）齐平式（允许金属安装平面与探头的端面齐平） b）非齐平式 c）非齐平夹具安装式 提问：从图a和图b的结构来看，齐平式和非齐平式接近开关的灵敏度哪个略大？ 二、电容式接近开关的特性 图9-29 动作距离与被检测物体的材料、性质、尺寸的关系 提问：从图9-29可以看出，纸板和金属板对电容式接近开关的影响哪个大？ 表9-5 不同非金属检测物对电容式接近开关动作距离的影响
表9-6 TV618电容式接近开关的主要技术指标
三、电容式接近开关的使用 图9-30 电容式接近开关的应用 a）外挂式电容接近开关 b）内装式电容接近开关 1－塑料容器外壁 2－下料管 3－含水颗粒 4－电容式接近开关 5－物位 提问：1.图9-30a可以用于医院的哪个场合？ 2.如果图9-30中的黑与红接反，在什么情况下该接近开关会产生过电流？ 任务四 霍尔式接近开关的应用 一、霍尔式传感器工作原理 图9-31 霍尔元件示意图 a）霍尔效应原理图 b）N型硅霍尔元件结构示意图 c）图形符号 d）外形 图9-32 开关型霍尔式集成电路外形及内部电路 a）外形尺寸 b）内部电路框图 提问：1.图9-32a中，霍尔器件的a、b端称为什么端？c、d端称为什么端？ 2.图9-32b中，基极电阻RB左边的矩形框表示什么器件？起何作用？ 图9-33 开关型霍尔式集成电路的施密特输出特性曲线 提问：1.图9-33中，如果霍尔器件感受到的磁感应强度大于，该接近开关的输出为什么电平？ 2.如果霍尔器件感受到的磁感应强度小于于，该接近开关的输出为什么电平？ 3.如果感受到的磁感应强度大于于，且小于于，则又可以分为那两种情况？ 图9-34 霍尔式接近开关应用示意图 a）霍尔式接近开关的外形 b）被检测对象是铁磁材料 c）被检测对象是永久磁铁 d）被检测对象是旋转翼片 1－机械手 2－铁磁检测板 3－工作台 4－丝杠-螺母副 5－分流翼片 H－霍尔式接近开关 M－电动机 PC－角编码器 提问：图9-34中如果手持一块磁铁，N极朝向霍尔接近开关，一直到接触该接近开关的端面为止，该接近开关会动作吗？为什么？ 表9-7 NJK5002C霍尔式接近开关的主要技术指标
提问：表9-7中的响应频率是何意思？ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
本文发布于:2024-09-22 16:48:34，感谢您对本站的认可！
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