第六章、位移测量
湘潭大学机械工程学院
6.1 位移测量概述
a. 位移是线位移和角位移的统称。位移测量在机械工程
中应用很广，在机械工程中不仅经常要求精确地测量零 部件的位移和位置，而且力、扭矩、速度、加速度、流 量等许多参数的测量，也是以位移测量为基础的。
b. 位移是向量，除了确定其大小之外，还应确定其方 向。 一般情况下，应使测量方向与位移方向重合，这样才能真 实地测量出位移量的大小。如测量方向和位移方向不重合， 则测量结果仅是该位移在测量方向的分量。
测量范围 1~300mm①
0~360° 1~1000mm①
0~60r ±0.15%应变
应
变
粘贴的
式
半导体的
±0.3%应变 ±0.25%应变
变气隙型
±0.2mm
自感式
螺管型
1.5~2mm
电
差动变压器
感
式 涡电流式
同步机 微动同步器
特大型
300~2000mm① ±0.08~75mm① ±2.5~±250mm①
c. 位移测量时，应当根据不同的测量对象，选择适当 的测量点、测量方向和测量系统。位移测量系统是由位 移传感器、相应的测量放大电路和终端显示装置组成。 位移传感器的选择恰当与否，对测量精度影响很大，必 须特别注意。
常用位移传感器一览表
型式
滑线式 电 阻 式
变阻器式
非粘贴的
线位移 角位移 线位移 角位移
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4、光电脉冲式位移传感器
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不牢固
使用方便，需温度补偿
满刻度±20% ±3%
输出幅值大，温度灵敏性高 只宜用于微小位移测量
±0.5％ ±1~3% ±0.1°~±7°
±1%
0.15~1% ±0.5% ＜3% ±0.5% ±0.05% ±0.1%
测量范围较前者宽使用方便可靠，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 可在1200r/min转速工作，坚固，对温度 和湿度不敏感
结构简单，动态特性好
模拟和数字混合测量系统，数字显示 (直线式感应同步器的分辨力可达1μm)
同上(长光栅分辨力可达1μm) 测量时工作速度可达12m/min 分辨力好，可靠性高
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6.2 常用的位移传感器 3、差动变压器式位移传感器
e1 K 1e l1 e2 K 2el2 K 1 K 2 , l1 l2 e0 e1 e2 2 Ke l
0~360° 0~360° 0~360°
±0.005%
0.1%
0.5%
2.5μm /250mm ±0.5° 3μm/1m ±0.5” 5μm/1m ±1”
10-6r 10-6r
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±1%
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
非线性误差与变压比和测量范围有关
常用位移传感器一览表
电
容
变面积
式
10-3~1000mm①
变间距
10-3~10mm①
霍尔元件
±1.5mm
感应 同步 器
计量 光栅
磁尺
角度 编码 器
直线式
旋转式 长光栅 圆光栅 长磁尺 圆磁尺 接触式 光电式
10-3~104mm①
0~360° 10-3~1000mm①
0~360° 10-3~104mm①
360° ±10°
旋转变压器
±60°
精确度 ±0.1% ±0.1% ±0.5% ±0.5% ±0.1%
±2~3%
±2%~3% ±1%
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直线性 ±0.1% ±0.1% ±0.5% ±0.5% ±1%
特点
分辨力较好，可静态或动态测量。机械结 构