《工程测试与信号处理》课程教学课件（讲稿）第八章 尺寸及位移测量（长度及线位移测量）

长度及线位移测量武汉理工大学机电工程学院

武汉理工大学 机电工程学院 长度及线位移测量

长度及线位移测量在机械加工等生产领域，线位移尺寸测量是最为常见的被测量。尺寸测量大多定义为两点、两线或两面之间的距离，如轴径、孔径、工件的长宽高等。根据尺寸的测量范围又可划分为常规尺寸测量（1mm~1m）大尺寸测量（大于1m）和微小尺寸测量（小于1mm）。随着技术的快速发展以及数控机床的需要，被加工尺寸的在线监测也日趋成熟。加工中测量仪用在进给式工序的加工机床上，每道工序刀具的进给量均由测得的被加工尺寸的实际大小确定。线位移测量从物理学定义就是质点在直线方向位置的变化量，就测量值而言，线位移测量与尺寸测量实质是一样的。亦即用于尺寸测量的方法、传感器和仪器大多能用于线位移的测量

长度及线位移测量 在机械加工等生产领域，线位移/尺寸测量是最为常见的被 测量。尺寸测量大多定义为两点、两线或两面之间的距离，如 轴径、孔径、工件的长宽高等。根据尺寸的测量范围又可划分 为常规尺寸测量（1mm~1m）,大尺寸测量（大于1m）和微小 尺寸测量（小于1mm）。随着技术的快速发展以及数控机床的 需要，被加工尺寸的在线监测也日趋成熟。加工中测量仪用在 进给式工序的加工机床上，每道工序刀具的进给量均由测得的 被加工尺寸的实际大小确定。 线位移测量从物理学定义就是质点在直线方向位置的变化 量，就测量值而言，线位移测量与尺寸测量实质是一样的。亦 即用于尺寸测量的方法、传感器和仪器大多能用于线位移的测 量

4长度及线位移测量类型测量范围精确度性能特点结构简单、使用方便，输出信号大，不宜于用±0.1%滑线电阻器1~300mm于频率较高的动态测量±2%电阻应变片±250μm结构牢固、性能稳定、动态特性好±0.2mm变气隙式结构简单、工作可靠，仅用于小位移测量电感0.08~300m分辨力较高、输出信号大，动态特性稍差模±3%差动变压器拟式m式±3%涡流式0~5000μm非接触，灵敏度高，动态特性好10-3~100mm±0.005%变面积式结构非常简单，动态特性好电容0.01~200μm分辨力很高，线性范围小，结构简单，动态特式变极距式±0.1%性好霍尔式±0.5%±1.5mm结构简单，动态特性好，受温度影响大结构简单，体积较大，适合大位移静、动态测10-3~十米感应同步器±1.5μm/1m量，用于自动检测和数控机床测量精度、分辨力高，适合大位移静、动态测(0.5~3)10-3~几米计量光栅量，对环境要求较高，价格较贵，用于自动检μm/3m数字式测和数控机床分辨力比光栅和感应同步器低，对环境要求比磁栅10-3~几米±1μm/1m感应同步器低，制作工艺简单，容易小型化结构简单，动态特性好，功耗小，价格便宜，容栅10-3~几米±5μum/1m环境适应能力强，容易小型化，广泛用于数显量具

长度及线位移测量 结构简单，动态特性好，功耗小，价格便宜， 环境适应能力强，容易小型化，广泛用于数显 量具 容栅 10 ­3 ~几米 ±5µm/1m 分辨力比光栅和感应同步器低，对环境要求比 感应同步器低，制作工艺简单，容易小型化 磁栅 10 ­3 ~几米 ±1µm/1m 测量精度、分辨力高，适合大位移静、动态测 量，对环境要求较高，价格较贵，用于自动检 测和数控机床 （0.5~3） µm/3m 10 ­3  计量光栅 ~几米 结构简单，体积较大，适合大位移静、动态测 量，用于自动检测和数控机床 感应同步器 10 ­3 ~十米 ±1.5µm/1m 数 字 式 霍尔式 ±1.5mm ±0.5%  结构简单，动态特性好，受温度影响大 分辨力很高，线性范围小，结构简单，动态特 性好 ±0.1%  0.01~200µm 变极距式 10  ±0.005%  结构非常简单，动态特性好 ­3  变面积式 ~100mm 电容 式 涡流式 0~5000µm ±3%  非接触，灵敏度高，动态特性好 分辨力较高、输出信号大，动态特性稍差 ±3%  0.08~300m m 差动变压器 变气隙式 ±0.2mm 结构简单、工作可靠，仅用于小位移测量 电感 式 电阻应变片 ±250µm ±2%  结构牢固、性能稳定、动态特性好 结构简单、使用方便，输出信号大，不宜于用 于频率较高的动态测量 滑线电阻器 1~300mm ±0.1%  模 拟 式 类 型 测量范围 精确度 性能特点

电感式长度及线位移测量输出电缆电感测微仪：测量范围：±1mm;分辨力：1um磁筒线圈磁芯弹簧L2导筒测量杆护套1-差动线圈2-铁心3-衔铁4-测杆5-工件测头

电感测微仪： 测量范围:±1mm;分辨力：1µm 电感式长度及线位移测量 1-差动线圈 2-铁心 3- 衔铁 4-测杆 5-工件

探头测量交流相敏指示器电桥放大检波振荡器R1DCVR2DC发C3B衣L2R3D3MRHdR4D4SD

探头 测量 电桥 交流 放大 相敏 检波 指示器 振荡器

电感测微头实物图济南泰西ANOS00578057

电感测微头实物图

-0.01.m80t550A88E:1558eooooodwww.taU0ESOCIETE GENEVOISEGENEVE

电感式滚柱直径分选装置6AUUoAL相敏检波电压放大从振动料斗来计算机电路电路电磁铁驱动器N8去电磁阀驱动器电磁阀驱动器AB控制信号电磁阀（从计算LETA机来）10B3μmlum2μm+lum+3μm2μm十0.4MPa3一推杆1二气缸2一活塞4被测滚柱5一落料管6一电感测微器7钨钢测头8一限位挡板9电磁翻板10一容器（料斗）

电感式滚柱直径分选装置 1—气缸 2—活塞 3—推杆 4—被测滚柱 5—落料管 6—电感测 微器 7—钨钢测头 8—限位挡板 9—电磁翻板 10—容器（料斗）

变气隙式电感测微仪可动铁志图弹簧指示仪表测量杆

变气隙式电感测微仪

差动变压器式位移传感器副1原线圈副ⅡI5SR4区Es1KXHS2310x01-测头：2-轴套：3-测杆3：4-衔铁；5-线圈组；6-电插座；7-屏蔽筒（增加灵敏度和防止外磁场的干扰）8-测杆导向圆片弹簧：9弹簧；10-防尘罩

差动变压器式位移传感器 1­测头；2­轴套；3­测杆3；4­衔铁；5­线圈 组；6­电插座；7­屏蔽筒（增加灵敏度和防 止外磁场的干扰）8­测杆导向圆片弹簧；9­ 弹簧；10­防尘罩 副Ⅰ 0 Es Es1 Es2 x 原线圈 副Ⅱ