现代测试技术之力扭矩压力的测量

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1、第第10章章 力、扭矩、压力的测量力、扭矩、压力的测量10.1 力的测量力的测量 通过对机械零件和机械结构的力、通过对机械零件和机械结构的力、扭矩和压力的测量，可以分析其受力状扭矩和压力的测量，可以分析其受力状况和工作状态，验证设计计算，确定工况和工作状态，验证设计计算，确定工作过程和某些物理现象的机理。对设备作过程和某些物理现象的机理。对设备的安全运行、自动控制及设计理论的发的安全运行、自动控制及设计理论的发展等都有重要指导作用。展等都有重要指导作用。10.1.1 10.1.1 应力应力(stress)的测量的测量 应力应力是重要的机械量，是重要的机械量，应力状况应力状况可由可由 某点主应力

2、的大小和方向来表示。某点主应力的大小和方向来表示。测量应力测量应力可以分析研究零件、机构的可以分析研究零件、机构的受载情受载情 况、负荷水平和强度能力，验况、负荷水平和强度能力，验证设计计算结果的正确性。证设计计算结果的正确性。应力测试任务应力测试任务是正确确定零件主应力是正确确定零件主应力的大小、方向及分布规律。的大小、方向及分布规律。应力测试方法应力测试方法采用电阻应变测量法。采用电阻应变测量法。主应力方向已知时的应力测量主应力方向已知时的应力测量 为测量为测量简单应力状态下的主应力方向已简单应力状态下的主应力方向已知的知的单向应力，可采用沿主应力方向粘贴电单向应力，可采用沿主应力方向粘贴

3、电阻应变片的方法。阻应变片的方法。测量前，要求电桥处于平衡状态，无输出。测量前，要求电桥处于平衡状态，无输出。测量时，电桥应愈不平衡愈好，这样可获得测量时，电桥应愈不平衡愈好，这样可获得最大的输出信号。组桥的同时，还需考虑电最大的输出信号。组桥的同时，还需考虑电桥的桥的温度补偿温度补偿。4321041kuu10.1.1 应力、应变的测量应力、应变的测量常用的力测量方法是用常用的力测量方法是用应变片和应变片和应变仪应变仪测量构件的表面应变，测量构件的表面应变，根据应变和应力、力之间的关系，确定构件的受力状态。根据应变和应力、力之间的关系，确定构件的受力状态。应变仪采用交流电桥时，输出特性与直流电

4、桥类似。应变仪采用交流电桥时，输出特性与直流电桥类似。应变片的布置和电桥组接（简称布片组桥）应根据被测量和被应变片的布置和电桥组接（简称布片组桥）应根据被测量和被测对象受力分布来确定。还应利用适当的布片组桥方式消除测对象受力分布来确定。还应利用适当的布片组桥方式消除温度变化和复合载荷作用的影响。温度变化和复合载荷作用的影响。测量拉伸测量拉伸(压缩压缩)应变时要采用适当的布片组桥方式，以便达到应变时要采用适当的布片组桥方式，以便达到温度补偿、消除弯矩影响和提高测量灵敏度的目的。温度补偿、消除弯矩影响和提高测量灵敏度的目的。当试件受到弯矩作用时，其上、下表面会分别产生拉应变或压当试件受到弯矩作用时

5、，其上、下表面会分别产生拉应变或压应变。可通过应变测量求得弯矩，布片接桥时要注意利用应变。可通过应变测量求得弯矩，布片接桥时要注意利用电电桥特性桥特性，在输出中保留弯应变的影响，消除轴向拉、压力产，在输出中保留弯应变的影响，消除轴向拉、压力产生的应变成分。生的应变成分。10.1.2 电阻应变式测力装置电阻应变式测力装置测量力时可以直接在被测对象上布片组桥，也可以在弹测量力时可以直接在被测对象上布片组桥，也可以在弹性元件上布片组桥，使力通过弹性元件传到应变片。性元件上布片组桥，使力通过弹性元件传到应变片。常用的弹性元件有柱式、梁式、环式、轮辐等多种形常用的弹性元件有柱式、梁式、环式、轮辐等多种形

6、式。式。n 柱式弹性元件柱式弹性元件 通过通过柱式弹性元件柱式弹性元件表面的拉表面的拉(压压)变形测力。应变片的粘贴和电桥的连接应尽可能消除变形测力。应变片的粘贴和电桥的连接应尽可能消除偏心和弯矩的影响，一般将应变片对称地贴在应力均偏心和弯矩的影响，一般将应变片对称地贴在应力均匀的圆柱表面中部。柱式力传感器可以测量匀的圆柱表面中部。柱式力传感器可以测量0.13000吨的载荷，常用于大型轧钢设备的轧制力吨的载荷，常用于大型轧钢设备的轧制力测量。测量。ESFll由材料力学知 联立以上各式解得：ESFESFKKRRESKK FKRR令称实心柱式力传感器的灵敏度。则 在设计柱式传感器时，圆柱的直径（主

7、要参数）要根据在设计柱式传感器时，圆柱的直径（主要参数）要根据所选用的材料的许用应力所选用的材料的许用应力 来计算：来计算：而而 因此因此由上式可知，要想提高应变力传感器的灵敏度由上式可知，要想提高应变力传感器的灵敏度K=K/ES，必须减小截面积，必须减小截面积S，但，但S减小，抗弯能力减小，抗弯能力也减弱，并对横向干扰力敏感。为了解决此矛盾，在也减弱，并对横向干扰力敏感。为了解决此矛盾，在对较小的集中力测量时，多采用空心圆筒或采用承弯对较小的集中力测量时，多采用空心圆筒或采用承弯膜片，空心圆筒在相同横截面下，好象刚度大，横向膜片，空心圆筒在相同横截面下，好象刚度大，横向稳定性好稳定性好 bb

8、SF4/2dS4bFd 空心圆柱力传感器空心圆柱力传感器由于)(422bFdD24dFDb 所以 弹性元件的高度对传感器的精度和动态特性都有影响，由材料力学可知，高度对沿其横截面的变形有影响。当高度与直径之比H/D1时，沿其中间断面上的应力状态和变形状态与其端面上作用的载荷性质和接触条件无关。试验研究结果建议：我国的BLR-1型电阻应变式拉力传感器、BHR型荷重传感器都采用这种结构，其量程在0.1100t之间。ldDHlDH 2l-为应变片的基长 对空心圆柱则取 弹性元件的粘贴应变片和桥路的连接，应尽可能弹性元件的粘贴应变片和桥路的连接，应尽可能消除偏心和弯矩的影响，如图所示。消除偏心和弯矩的

9、影响，如图所示。梁式力传感器梁式力传感器 等截面梁式力传感器等截面梁式力传感器 lWM62bhW 26bhFlEhSFlEbhFlE662对端点的弯矩 M=F对端点的应力 抗弯截面系数 联立以上各式解得：端点的应变为：其中S=bh 为梁的截面积。2006EbhFl贴片处的应变为 FEbhlKKRR206EbhlKK206FKRR电阻变化为电阻变化为 当结构确定后，令当结构确定后，令 常数则 悬臂梁力传感器的应变电阻的相对变化与外力成正比。悬臂梁力传感器的应变电阻的相对变化与外力成正比。梁式弹性元件制作的力传感器，适用于测量梁式弹性元件制作的力传感器，适用于测量500kg以下的载荷以下的载荷，最

10、小可测几十克重的力，这种传感器具有结构简单、加工容，最小可测几十克重的力，这种传感器具有结构简单、加工容易、应变片易粘贴、灵敏度高等优点。易、应变片易粘贴、灵敏度高等优点。常数等强度梁应变式传感器等强度梁应变式传感器这种弹性元件的特点是：这种弹性元件的特点是：其截面沿梁强度方向按一定规其截面沿梁强度方向按一定规律变化，当集中力律变化，当集中力F作用在自由端时，距作用力任何距作用在自由端时，距作用力任何距离的截面上的应力均相等。因此，沿之中梁的程度方离的截面上的应力均相等。因此，沿之中梁的程度方向上的截面抗弯模量向上的截面抗弯模量W的变化与弯矩的变化成正比，的变化与弯矩的变化成正比，即即 在等强

11、度两的设计中，往往采用矩形截面，保持截面在等强度两的设计中，往往采用矩形截面，保持截面厚度厚度h不变，只改变梁的宽度不变，只改变梁的宽度b。设沿梁长度方向上某。设沿梁长度方向上某一截面到力的作用点的距离为一截面到力的作用点的距离为x，则，则26bhFlWM常数常数62hbFxx62hFxbx等强度梁的应变值为：等强度梁的应变值为：相应的电阻变化量为：相应的电阻变化量为：EhbFxEx26FEhblKRR206当结构确定后，应变片的电阻当结构确定后，应变片的电阻相对变化与外力相对变化与外力F成正比。成正比。双端固定梁应变式力传感器双端固定梁应变式力传感器梁的二端都固定，中间加载荷，应变片R1、R

12、2、R3、R4粘贴在中间位置，梁的宽度为b厚度为h，长度为l，梁的应变为这种梁的结构在相同力F的作用下产生的挠度比悬臂粱小，并在梁受到过载应力后，容易产生非线性。由于两固定端在工作过程中可能滑动而产生误差，所以一般都是将梁和壳体做成一体。环式弹性元件环式弹性元件 环式弹性元件环式弹性元件 在圆环上施加径向力在圆环上施加径向力Fy时，圆环各处的应变不同，时，圆环各处的应变不同，其中与作用力成其中与作用力成39.6处处(图中图中B点点)应变等于零。应变等于零。在水平中心线上则有最大的应变在水平中心线上则有最大的应变式中式中R为圆环外径，为圆环外径，h为圆环壁厚，为圆环壁厚，b为圆环宽度。为圆环宽度

13、。将应变片贴在将应变片贴在1、2、3和和4处，处，1、3处受拉应力；处受拉应力；2、4处受压应力。处受压应力。n如果圆环一侧固定，另一侧受切向力如果圆环一侧固定，另一侧受切向力Fx时，与受力时，与受力点成点成0处处(图中图中A点点)应变等于零。将应变片贴在与应变等于零。将应变片贴在与垂直中心线成垂直中心线成39.6的的5、6、7、8处，则处，则5、7处处受拉应力，受拉应力，6、8处受压应力。这样，当圆环上同时处受压应力。这样，当圆环上同时作用着作用着Fx和和Fy时，将时，将14处和处和58处的应变片分处的应变片分别组成电桥，就可以互不干扰地测力别组成电桥，就可以互不干扰地测力Fx和和Fy。n圆

14、环方式不易加紧固定，实际上常用八角环圆环方式不易加紧固定，实际上常用八角环代替，如图所示。八角环厚度为代替，如图所示。八角环厚度为h，平均半径，平均半径为为r。当当h/r较小时，零应变点在较小时，零应变点在39.6附近。附近。当当h/r=0.4时，零应变点在时，零应变点在45处，故一般处，故一般八角环测力八角环测力Fx时，应变片贴在时，应变片贴在45处。处。切削测力仪的弹性元件是由整体钢材加工成八角状切削测力仪的弹性元件是由整体钢材加工成八角状结构，如图结构，如图(切削测力仪，切削测力仪的布片组桥切削测力仪，切削测力仪的布片组桥)所示。车削时进给抗力所示。车削时进给抗力FxFx使八角环受到切向

15、推力，使八角环受到切向推力，切深抗刀切深抗刀FyFy使八角环受到压缩，主切削力使八角环受到压缩，主切削力FzFz使八角使八角环上面受拉伸下面受压缩。对不同的受力情况，在环上面受拉伸下面受压缩。对不同的受力情况，在八角环上适当地布置应变片就可在相互极小干扰的八角环上适当地布置应变片就可在相互极小干扰的情况下分别测出各个切削分力。情况下分别测出各个切削分力。n当测力仪受进给抗力当测力仪受进给抗力FxFx作用，则应变片作用，则应变片R R5 5、R R7 7受受拉应力，拉应力，R R6 6、R R8 8受压应力。受压应力。n当圆环同时受当圆环同时受FyFy、FxFx作用时，把应变片作用时，把应变片R

16、 R1 1R R4 4，R R5 5R R8 8组成如图所示的电桥，就可互不干扰地分组成如图所示的电桥，就可互不干扰地分别测得别测得FyFy和和FxFx。n由于八角环易于固定夹紧，所以常用它代替圆环。由于八角环易于固定夹紧，所以常用它代替圆环。n当测力仪受主切削力当测力仪受主切削力FzFz的作用时，其八角环既受到的作用时，其八角环既受到垂直向下的力，又受到由于垂直向下的力，又受到由于FzFz引起的弯矩引起的弯矩MzMz的作用。的作用。力力FzFz与各应变片轴向垂直不起作用，与各应变片轴向垂直不起作用，MzMz使测力仪上使测力仪上部环受拉应力，下部环受压应力，因此将应变片组部环受拉应力，下部环受

17、压应力，因此将应变片组成如图所示电桥就可测出成如图所示电桥就可测出FzFz。n车削测力仪在结构和贴片方式上作些适当的改变，车削测力仪在结构和贴片方式上作些适当的改变，还可用于测试铣削、钻削、磨削、滚齿等加工过程还可用于测试铣削、钻削、磨削、滚齿等加工过程中的切削力。中的切削力。10.1.3 其它测力传感器其它测力传感器1.1.电容式力传感器电容式力传感器 其特点是结构简单，灵敏度高，动态响应快，但是由其特点是结构简单，灵敏度高，动态响应快，但是由于电荷泄漏难于避免，不适宜静态力的测量于电荷泄漏难于避免，不适宜静态力的测量 。在矩形的特殊弹性元件上，加在矩形的特殊弹性元件上，加工若干个贯通的圆孔

18、，每个圆工若干个贯通的圆孔，每个圆孔内固定两个端面平行的丁字孔内固定两个端面平行的丁字形电极，每个电极上贴有铜箔，形电极，每个电极上贴有铜箔，构成由多个平行板电容器并联构成由多个平行板电容器并联组成的测量电路。在力组成的测量电路。在力F作用下，作用下，弹性元件变形使极板间矩发生弹性元件变形使极板间矩发生变化，从而改变电容量。变化，从而改变电容量。2.压电式力传感器压电式力传感器n前面章节介绍过压电式传感器的原理和压电式振动加速度传感器，测力传感器的结构类似。其特点是体积小，动态响应快，但是也存在电荷泄漏，不适宜静态力的测量。使用中应防止承受横向力和施加予紧力。压磁式测力装置的原理压磁式测力装置

19、的原理n其特点是硅钢材料受力面加大后，可以测量数千吨的力，且输出电势较大，甚至只需滤波整 流，无需放大处理。常用于大型轧钢机的轧制力测量。使用中应防止因侧向力干扰而破坏硅钢的叠片结构 n某些铁磁材料受到外力作用时，引起导磁率变化现某些铁磁材料受到外力作用时，引起导磁率变化现象，称作压磁效应。其逆效应称作磁致伸缩效应。象，称作压磁效应。其逆效应称作磁致伸缩效应。硅钢受压缩时，其导磁率沿应力方向下降，而沿应硅钢受压缩时，其导磁率沿应力方向下降，而沿应力的垂向增加；在受拉伸时，导磁率变化正好相反。力的垂向增加；在受拉伸时，导磁率变化正好相反。如果在硅钢叠片上开有如果在硅钢叠片上开有4个对称的通孔，孔

20、中分别个对称的通孔，孔中分别绕有互相垂直的两个线圈，如左图绕有互相垂直的两个线圈，如左图(图压磁元件工图压磁元件工作原理作原理)所示，一个线圈为励磁绕组，另一个为测所示，一个线圈为励磁绕组，另一个为测量绕组。无外力作用时，磁力线不和测量绕组交链，量绕组。无外力作用时，磁力线不和测量绕组交链，测量绕组不产生感应电势。当受外力作用时，磁力测量绕组不产生感应电势。当受外力作用时，磁力线分布发生变化，部份磁力线和测量绕组交链，并线分布发生变化，部份磁力线和测量绕组交链，并在绕组中产生感应电势，且作用力愈大，感应电势在绕组中产生感应电势，且作用力愈大，感应电势愈大。愈大。4.差动变压器式测力传感器差动变

21、压器式测力传感器n 其特点是工作温度范围较宽,为了减小横向力或偏心力的影响，传感器的高径比应较小。n差动变压器式力传感器的弹性元件是簿壁圆筒，在外力作用下，变形使差动变压器的铁芯介质微位移，变压器次极产生相应电信号。10.2 扭矩的测量扭矩的测量扭矩由力和力臂的乘积来定义，单位是Nm。扭矩的测量以测量转轴应变和测量转轴两横截面相对扭转角的方法最常用。10.2.1 应变式扭矩测量应变式扭矩测量由材料力学知，当受扭矩作用时，轴表面有最大剪应力max。轴表面的单元体为纯剪应力状态，在与轴线成45度的方向上有最大正应力1和2，其值为1=2=max。相应的变形为1和2，当测得应变后，便可算出max。测量

22、时应变片沿与轴线成45的方向粘贴。若测得沿45方向的应变1，则相应的剪应变为式中：E材料的弹性模量；材料的泊松比；于是，轴的扭矩为式中：Wn材料的抗扭模量。对于实心圆轴测扭时，电阻应变计须沿主应变1及2的方向(与轴线成45及135夹角)。应变计的布置及组桥方式应考虑灵敏度、温度补偿及抵消拉、压及弯曲等非测量因素干扰的要求。几种布片及组桥方案几种布片及组桥方案(a)为双片集中轴向对称为双片集中轴向对称(横八字横八字)布置，应变片布置，应变片R1及及R2互相垂直，其敏感栅中心分别处于同一母线的互相垂直，其敏感栅中心分别处于同一母线的两个邻近截面的圆周上，组成半桥的相邻两臂。这两个邻近截面的圆周上，

23、组成半桥的相邻两臂。这种布置方式的贴片及引线较为简单，但不能完全抵种布置方式的贴片及引线较为简单，但不能完全抵消弯曲影响，可用于轴体不受弯曲的场合。消弯曲影响，可用于轴体不受弯曲的场合。n(b)为双集中径向对称为双集中径向对称(竖八字竖八字)布置，与布置，与(a)之不同之处仅在于之不同之处仅在于R1及及R2处于同一处于同一截面周边的邻近两个点上，其适用条件截面周边的邻近两个点上，其适用条件同同(a)。n(c)为四片径端对称的双横八字布置，应变片各按为四片径端对称的双横八字布置，应变片各按(a)的方式分别布置再在同一直径两个端点的邻近部位。的方式分别布置再在同一直径两个端点的邻近部位。在轴体表面

24、展开图中，互相垂直的两个应变片的中在轴体表面展开图中，互相垂直的两个应变片的中心共线，四片可组成半桥或全桥。组成全桥时，输心共线，四片可组成半桥或全桥。组成全桥时，输出灵敏度为出灵敏度为(a)的二倍。无论组成半桥或全桥皆可抵的二倍。无论组成半桥或全桥皆可抵消拉消拉(压压)及弯曲的影响。及弯曲的影响。(d)为四片径端对称的双竖八字布置，可视为为四片径端对称的双竖八字布置，可视为(b)的复合。的复合。应变片分别处于同一截面同一直径两个端点的邻近部应变片分别处于同一截面同一直径两个端点的邻近部位，且在轴体表面展开图中四个敏感栅的中心共线。位，且在轴体表面展开图中四个敏感栅的中心共线。(e)为四片均布

25、的双竖八字布置，与为四片均布的双竖八字布置，与(d)的区别仅在于四的区别仅在于四片圆周均布。片圆周均布。(d)与与(e)可组成全桥或半桥方式，其灵可组成全桥或半桥方式，其灵敏度及抵抗非测力因素的性能同敏度及抵抗非测力因素的性能同(c)。10.2.2 扭矩测量信号的传输扭矩测量信号的传输1.扭矩测量的集电装置扭矩测量的集电装置 旋转件如转轴的应变测量，需要解决信号传送的问题。粘贴在旋转件上的应变片和电桥导线随旋转件转动，而应变仪等测量记录仪器是固定的。除采用遥测方式以外，需要有集电装置。集电装置由两部份组成：与应变片相连，随旋转件转动的集流环（滑环）和与外部测量仪器相连，压靠在滑环上的电刷（拉线

26、）。集流装置应准确可靠地传递应变信号，防止干扰减少测量误差。集流环与电刷之间接触电阻的变化是产生干扰，影响正常测量的主要因素。集电装置种类、形式很多，其原理、结构与电机的集电装集电装置种类、形式很多，其原理、结构与电机的集电装置相同。常用的集电装置有置相同。常用的集电装置有拉线式拉线式和和电刷式电刷式两种形式。两种形式。电刷式集电装置的结构如左图(电刷式集电装置)所示。为了保证电刷与滑环接触良好，减少接触电阻,在每条滑道上应对称配置多个并接在一起的电刷，且使各电刷用弹簧压紧滑道。其压紧力应适当，一般应在0.20.6MPa。电刷材料多用含银石墨，也可用铍青铜片。拉线式集电装置的结构如左图（拉线式

27、集电装置）,将两个半圆形尼龙滑环4用螺栓9固定在转轴上。滑环的外圆加工有4条沟槽，槽内嵌有黄铜或铍青铜带5。两个半圆形滑环上的4条铜带端部对头焊接，并将转轴上粘贴的应变片电桥端点引线焊接至该处。拉线6置于滑环之上，并经绝缘子7用弹簧8拉紧固定，在拉线6上焊接引线连至测量仪。拉线6多采用裸钢丝编织扁线(从屏蔽电缆线上剥离下的屏蔽网)。2.无线传输方式无线传输方式无线传输方式可以克服有线传输的缺点，得到越来越多的应用。它分为电波收发方式和光电脉冲传输方式。这两种方式从使用的角度来看都取消了中间接触环节，导线和专门的集流装置。电波收发方式测量系统要求可靠的发射、接收和遥测装置，且其信号容易受到干扰；

28、而光电脉冲测量抗干扰能力较强，它是把测试数据数字化后以光信号的形式从转动的测量盘传送到固定的接收器上，然后经解码器后还原为所需的信号。n工程技术中所称的工程技术中所称的“压力压力”，实质上就是物理学中，实质上就是物理学中的的“压强压强”，是指介质垂直均匀作用于单位面积上，是指介质垂直均匀作用于单位面积上的力。压力常用字母的力。压力常用字母 p 表示，其表达式为表示，其表达式为 n p=F/Sn 式中式中 F,S 分别为作用力和作用面积。分别为作用力和作用面积。n单位：单位：n压力的国际单位为压力的国际单位为“帕斯卡帕斯卡”，简称，简称“帕帕”（Pa）。）。n工程界长期使用许多不同的压力计量单位

29、。如工程界长期使用许多不同的压力计量单位。如“工程大气压工程大气压”、“标准大气压标准大气压”、“毫米汞柱毫米汞柱”等。等。1Pa=1N/m2，1个标准大气压个标准大气压=101325Pa=1.01325工程大气压。工程大气压。10.3 压力的测量压力的测量10.3 压力的测量压力的测量10.3.1 压力测量的弹性元件压力测量的弹性元件压力测量弹性元件通常有压力测量弹性元件通常有波登管波登管、膜片膜片、波纹管波纹管等。在流体压力作用下，弹性元件产生应变，等。在流体压力作用下，弹性元件产生应变，其应变可以由应变片或微位移传感器及相应测其应变可以由应变片或微位移传感器及相应测量电路转换成电信号输出

30、，有时也可通过杠杆量电路转换成电信号输出，有时也可通过杠杆或齿轮副把应变转化成指针偏转角来表示被测或齿轮副把应变转化成指针偏转角来表示被测压力的大小。压力的大小。弹性元件的结构形式及输出特性弹性元件的结构形式及输出特性 10.3.2 压力测量装置压力测量装置1.应变式压力传感器应变式压力传感器膜片应变式压力传感器的主要元件是采用扩散工艺制成的含有半导体应变片的特殊膜片，利用压阻效应工作。常用作局部区域（如油路、气路中的某部位）的压力测量。这种特殊膜片灵敏度高、体积小、动态响应快。膜片直径甚至可以小到零点几毫米，频率特性可以达到几十千赫。但温度对膜片性能影响较大，流体温度变化会改变膜片的弹性模量

31、及泊桑比，引起附加应变和应力，改变工作状态和灵敏度。膜板式压力传感器膜板式压力传感器 结构组成结构组成外壳外壳应变花应变花压紧螺丝压紧螺丝膜板膜板 圆筒式压力传感器圆筒式压力传感器 是一个薄壁筒，在它的外表面上，沿圆周是一个薄壁筒，在它的外表面上，沿圆周方向上粘贴应变片（工作片）。薄壁筒的顶端方向上粘贴应变片（工作片）。薄壁筒的顶端（实心圆柱部分）无变形，故在其外表面上，（实心圆柱部分）无变形，故在其外表面上，粘贴补偿片，它和工作片一起组成单臂工作电粘贴补偿片，它和工作片一起组成单臂工作电桥。桥。2.压电式压力传感器压电式压力传感器压电式压力传感器是利用压电晶体（如石英、云母等）的压电效应而制

32、成的。压电式压力传感器对温度变化较为敏感，因此必须采取补偿措施防止温度的影响。目前常用的办法有两种：一种是用水冷的办法；另一种是在晶片的前面安装一块用线膨胀系数大的如纯铝等金属制成的薄片，当温度变化时补偿片的线膨胀可以弥补晶体与金属线膨胀之间的差值，以保证预紧力的稳定。这两种办法常同时使用。压电式压力传感器具有灵敏度高、线性好、刚度大、频率范围宽、稳定性好等特点。位移是物体上某一点在一定方向上的位置变动，位移是物体上某一点在一定方向上的位置变动，因此位移是矢量。测量方向与位移方向重合才能真实因此位移是矢量。测量方向与位移方向重合才能真实地测量出位移量的大小。若测量方向与位移方向不重地测量出位移

33、量的大小。若测量方向与位移方向不重合，则测量结果仅是该位移量在测量方向上的分量。合，则测量结果仅是该位移量在测量方向上的分量。位移测量位移测量从被测量来的角度从被测量来的角度可分为可分为线位移测量线位移测量和和角位移测量角位移测量；从测量参数特性的角度从测量参数特性的角度可分为可分为静态位移静态位移测量测量和和动态位移测量动态位移测量。许多动态参数，如力、扭矩、。许多动态参数，如力、扭矩、速度、加速度等都是以位移测量为基础的。速度、加速度等都是以位移测量为基础的。机械工程中经常要求测量位移。测量时应当根据机械工程中经常要求测量位移。测量时应当根据不同的测量对象选择测量点、测量方向和测量系统，不

34、同的测量对象选择测量点、测量方向和测量系统，其中传感器对测量精度影响很大，必须特别重视。其中传感器对测量精度影响很大，必须特别重视。Displace measurement第七章第七章 位移的测量位移的测量7.1 7.1 常用位移传感器常用位移传感器 根据传感器的变换原理，常用的位移测量传根据传感器的变换原理，常用的位移测量传感器类型有：感器类型有：n电阻式电阻式、电阻应变式电阻应变式、电感式电感式、电容式电容式、霍尔元件霍尔元件、感应同步器感应同步器、光栅、磁栅光栅、磁栅和和角角度编码器度编码器等位移计以及电动千分表等。等位移计以及电动千分表等。表表7-1a 电阻式位移传感器的性能及特点电阻

35、式位移传感器的性能及特点型式型式滑线式滑线式变阻器变阻器线位移线位移角位移角位移线位移线位移角位移角位移测量范围测量范围1300mm*036011000mm*060r精确度精确度0.1%0.1%0.5%0.5%直线性直线性0.1%0.1%0.5%0.5%特点特点分辨力较好，可静态或动态分辨力较好，可静态或动态测量。机械结构不牢固测量。机械结构不牢固结构牢固，寿命长，但分结构牢固，寿命长，但分辨力差，电噪声大辨力差，电噪声大*系指这种传感器能够达到的最大可测位移范围，而每一种规格的传感器都有其一定的，远小于此范围的工作量程。表表7-1b 电阻应变式位移传感器的性能及特电阻应变式位移传感器的性能及

36、特点点型式型式非粘贴的非粘贴的粘贴的粘贴的半导体的半导体的测量范围测量范围0.15%应变应变0.3%应变应变0.25%应变应变精确度精确度0.1%2%3%2%3%直线性直线性1%1%满刻度满刻度20%特点特点不牢固不牢固牢固，使用方便，牢固，使用方便，需温度补偿和高需温度补偿和高绝缘电阻绝缘电阻输出幅值大，输出幅值大，温度灵敏性高温度灵敏性高表表7-1c 电感式位移传感器的性能及特点电感式位移传感器的性能及特点型式型式自感式自感式差动变压差动变压器器涡电流式涡电流式微动同步微动同步器器旋转变旋转变压器压器变气隙型变气隙型螺管型螺管型测量范测量范围围0.2mm0.2mm1.5-2mm1.5-2m

37、m0.08-0.08-75mm75mm*2.5-2.5-250mm250mm*10106060精确度精确度1%1%1%1%0.50.51-3%1-3%1%1%1%1%直线性直线性3%3%3%3%0.5%0.5%3%3%0.05%0.05%0.1%0.1%特点特点只适用于用只适用于用于微小位移于微小位移测量测量测量范围测量范围较宽使用较宽使用方便可靠，方便可靠，动态性能动态性能较差较差分辨力好，分辨力好，受到磁场受到磁场干扰时需干扰时需屏蔽屏蔽分辨力好，分辨力好，受被测物体受被测物体材料，形状材料，形状加工质量影加工质量影响响非线性误差与变压非线性误差与变压比和测量范围有关比和测量范围有关*系指

38、这种传感器能够达到的最大可测位移范围，而每一种规格的传感器都系指这种传感器能够达到的最大可测位移范围，而每一种规格的传感器都有其一定的，远小于此范围的工作量程。有其一定的，远小于此范围的工作量程。表表7-1d 电容式位移传感器的性能及特点电容式位移传感器的性能及特点型型式式变面积变面积变间距变间距测测量量范范围围10-31000mm*10-510mm*精精确确度度0.005%0.1%直直线线性性1%1%特特点点受介电常受介电常数因环境数因环境温度，湿温度，湿度而变化度而变化的影响的影响分辨力很好，分辨力很好，但测量范围但测量范围很小，只能很小，只能在小范围内在小范围内近似地保存近似地保存线性线

39、性*系指这种传感器能够达到的最大可测位移范围，而每一种规格的传感器都有其一定的，远小于此范围的工作量程。表表7-1e 霍尔元件位移传感器的性能及特点霍尔元件位移传感器的性能及特点测量范围1.5mm精确度0.5%特点结构简单，动态特性好表表7-1g 光栅、磁栅式位移传感器的性能及特点光栅、磁栅式位移传感器的性能及特点型式型式计量光栅计量光栅磁栅磁栅长光栅长光栅圆光栅圆光栅长磁尺长磁尺圆磁尺圆磁尺测量范围测量范围10-31000mm*036010-310000mm*0360精确度精确度3m/1m0.5角秒角秒5m/1m1角秒角秒特点特点模拟和数字混合测量模拟和数字混合测量系统，数字显示系统，数字显

40、示(长光长光栅分辨力可达栅分辨力可达1m)测量时工作速度可达测量时工作速度可达12m/min7 72 2 用光栅测量位移用光栅测量位移 随着数字技术的发展，出现了各式各样随着数字技术的发展，出现了各式各样的数字式位移传感器。常用的数字位的数字式位移传感器。常用的数字位移传感器有：计量光栅、磁尺、编码移传感器有：计量光栅、磁尺、编码器和感应同步器等。它们都有线位移器和感应同步器等。它们都有线位移测量和角位移测量两种构造型式。测量和角位移测量两种构造型式。7.2.1 光栅测量原理光栅测量原理光栅是在基体上刻有均匀分布条纹的光学元光栅是在基体上刻有均匀分布条纹的光学元件。用于位移测量的光栅称为计量光

41、栅。件。用于位移测量的光栅称为计量光栅。一一.光栅传感器的构成及原理光栅传感器的构成及原理1.光栅的构成光栅的构成：光栅通常是由在表面上按一定间光栅通常是由在表面上按一定间隔制成透光和不透光的条纹的玻璃构成，称之为隔制成透光和不透光的条纹的玻璃构成，称之为透射光栅，或在金属光洁的表面上按一定间隔制透射光栅，或在金属光洁的表面上按一定间隔制成全反射和漫反射的条纹，称为反射光栅。利用成全反射和漫反射的条纹，称为反射光栅。利用光栅的一些特点可进行线位移和角位移的测量。光栅的一些特点可进行线位移和角位移的测量。测量线位移的光栅为矩形并随被测长度增加而加测量线位移的光栅为矩形并随被测长度增加而加长，称之

42、为长，称之为长光栅长光栅；而测量角位移的光栅为圆形，；而测量角位移的光栅为圆形，称之为称之为圆光栅圆光栅。【演示】【演示】2.栅距：栅距：光栅的栅距，光栅的栅距，a、b分别为透光分别为透光和不透光条纹的宽度，通常和不透光条纹的宽度，通常a=b；光栅的精度越高，；光栅的精度越高，栅距栅距W就越小；一般栅距可由刻线密度算出，刻线就越小；一般栅距可由刻线密度算出，刻线密度为密度为25，50，100，250条条/mm。3.莫尔条纹现象莫尔条纹现象当两块光栅互相靠近且沿刻线方向保持有一个夹角时，两块当两块光栅互相靠近且沿刻线方向保持有一个夹角时，两块光栅的暗条与亮条重合的地方，使光线透不过去，形成一条光

43、栅的暗条与亮条重合的地方，使光线透不过去，形成一条暗带暗带；而亮条与亮条重合的地方，部分光线得以通过，形成；而亮条与亮条重合的地方，部分光线得以通过，形成一条亮带一条亮带。这种亮带与暗带形成的条纹称为莫尔条纹，如图。这种亮带与暗带形成的条纹称为莫尔条纹，如图所示。所示。莫尔条纹的宽度可按下式计算：莫尔条纹的宽度可按下式计算：设设a=b=W/2，则则(W/2)/B=sin(/2)，所以，所以，B=W/(2sin(/2)，当当很小时，很小时，sin(/2)=/2，故有：故有：B=W/，称作莫尔条纹的宽度，称作莫尔条纹的宽度，又称为又称为节距节距。光栅传感器原理光栅传感器原理(莫尔条纹莫尔条纹)构成

44、：构成：叠合叠合主光栅主光栅指示光栅指示光栅夹角夹角明暗相间条纹明暗相间条纹莫尔条纹莫尔条纹移动移动条纹宽度：条纹宽度：WWB)2/sin(2W-栅距，栅距，a-线宽，线宽，b-缝宽缝宽W=a+b，a=b=W/2 主光栅主光栅-标尺光栅，定光栅；标尺光栅，定光栅；指示光栅指示光栅-动光栅动光栅莫尔条纹特性：莫尔条纹特性：方向性：方向性：垂直于角平分线垂直于角平分线 与光栅移动方向垂直与光栅移动方向垂直同步性：同步性：光栅移动一个栅距光栅移动一个栅距 莫尔条纹移动一个间距莫尔条纹移动一个间距放大性：放大性：夹角夹角很小很小 BW 光学放大光学放大 提高灵敏度提高灵敏度准确性：准确性：误差平均效应

45、误差平均效应 克服个别克服个别/局部误差局部误差 提高精度提高精度 4.莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点平均效应：平均效应：莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成，对光莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成，对光栅的刻线误差有平均作用。栅的刻线误差有平均作用。对应关系：对应关系：莫尔条纹近似与刻线垂直，当夹角莫尔条纹近似与刻线垂直，当夹角固定后，两固定后，两光栅相对左右移动一个栅距光栅相对左右移动一个栅距W时，莫尔条纹上下或下上移动一时，莫尔条纹上下或下上移动一个节距个节距B，因此，可以通过检测莫尔条纹的移动条数和方向来，因此，可以通过检测莫尔条纹的移动条数和方向来判断两光栅相对位移的大小和方向。判断两光

46、栅相对位移的大小和方向。放大作用：放大作用：由公式由公式B=W/可知，当可知，当W一定，而一定，而较小时，可较小时，可使使W。如：长光栅在一毫米内刻线为。如：长光栅在一毫米内刻线为100条，条，0.50.009 rad，则：，则：B=0.01/0.0091mm，放大，放大100倍。倍。若若=0，则不产生莫尔条纹，这时光线忽明忽暗，称作光闸效，则不产生莫尔条纹，这时光线忽明忽暗，称作光闸效应。对于圆光栅，同样有这些特点。应。对于圆光栅，同样有这些特点。5.光栅传感器的结构光栅传感器的结构线位移测量线位移测量:两块光栅长短不等，长的随运动部件移动，称为两块光栅长短不等，长的随运动部件移动，称为标尺

47、光栅标尺光栅，短的固定安放，称，短的固定安放，称指示光栅指示光栅；角位移测量角位移测量:一块圆光栅固定，另一块随转动部件转动。一块圆光栅固定，另一块随转动部件转动。光栅传感器结构为：光源光栅传感器结构为：光源标尺光栅标尺光栅指示光栅指示光栅光电元件，光电元件，如图所示。如图所示。二二.光栅位移数字转换的基本原理光栅位移数字转换的基本原理1.光栅传感器输出信号波形光栅传感器输出信号波形当光栅相对位移一个栅距时，莫尔条纹移动一个当光栅相对位移一个栅距时，莫尔条纹移动一个条纹宽度，相应照射在光电池上的光强度发生一个条纹宽度，相应照射在光电池上的光强度发生一个周期的变化，使输出电信号周期变化，其输出波

48、形周期的变化，使输出电信号周期变化，其输出波形如图：如图：输出表达式：输出表达式：0mCOS(2/w)X 式中，式中，2/W为空间角频率，为空间角频率，W为栅距（信号周期），为栅距（信号周期），X为位移。为位移。由此可知，只要计算输出电压的周期数，便可测出位移量。从而由此可知，只要计算输出电压的周期数，便可测出位移量。从而实现了位移量向电量的转换。在一个周期内，实现了位移量向电量的转换。在一个周期内，V的变化是位移在一的变化是位移在一个栅距内变化的余弦函数，每一周期对应一个栅距。个栅距内变化的余弦函数，每一周期对应一个栅距。但是如果只用一个光电元件，其输出信号还存在两个问题：但是如果只用一个光

49、电元件，其输出信号还存在两个问题：辨向问题：用一个光电元件无法辨别运动方向；辨向问题：用一个光电元件无法辨别运动方向；精度低；分辨力只为一个栅距精度低；分辨力只为一个栅距W。怎么解决这两个问题呢？怎么解决这两个问题呢？2.辨向原理：辨向原理：用两个光电元件相距用两个光电元件相距B/4安装（相当于相差安装（相当于相差90空空间角，间角，B:2=B/4:/2），如图所示，可以解决辨向问题。），如图所示，可以解决辨向问题。当条纹上移时，当条纹上移时，V2落后于落后于V1 90。当条纹下移时，当条纹下移时，V2超前于超前于V1 90。因此，由因此，由V1、V2之间的相位关系可以之间的相位关系可以 判别

50、运动方向。判别运动方向。在图所示的光栅辨向原理中，两个相隔在图所示的光栅辨向原理中，两个相隔14莫尔条纹间距的光莫尔条纹间距的光电元件，将各自得到相差电元件，将各自得到相差2的电信号的电信号u1和和u2。它们经整。它们经整形转换成两个方波信号形转换成两个方波信号u1和和u2。从图中波形的对应关系可看出，当光栅沿从图中波形的对应关系可看出，当光栅沿A方向移动时，方向移动时，u1经经微分电路后产生的脉冲微分电路后产生的脉冲(图中充填的脉冲图中充填的脉冲)正好发生在正好发生在u2处处于于“l”电平时，从而经电平时，从而经Yl输出一个计数脉冲；而输出一个计数脉冲；而u1经反经反相并微分后产生的脉冲相并

51、微分后产生的脉冲(图中未充填的脉冲图中未充填的脉冲)则与则与u2的的“0”电平相遇，与门电平相遇，与门Y2被阻塞，没有脉冲输出。当光栅沿被阻塞，没有脉冲输出。当光栅沿C方向方向移动时，移动时，u1的微分脉冲发生在的微分脉冲发生在u2为为“0”电平时，与门电平时，与门Y1无脉冲输出；而无脉冲输出；而u1的反相微分脉冲则发生在的反相微分脉冲则发生在u2的的“1”电平时，与门电平时，与门Y2输出一个计数脉冲。输出一个计数脉冲。u2的电平状态的电平状态实际上是与门的控制信号，移动方向不同，实际上是与门的控制信号，移动方向不同，u1所产生的所产生的计数脉冲的输出路线也不同。计数脉冲的输出路线也不同。于是

52、可以根据运动方向正确地于是可以根据运动方向正确地给出加计数脉冲或减计数脉冲，再将其输入可逆计数器，即给出加计数脉冲或减计数脉冲，再将其输入可逆计数器，即可实时显示出相对于某个参考点的位移量可实时显示出相对于某个参考点的位移量。3.细分技术（解决精度问题）细分技术（解决精度问题）当使用一个光电池通过判断信号周期的方法来进行位移测量当使用一个光电池通过判断信号周期的方法来进行位移测量时，最小分辨力为时，最小分辨力为1个栅距。为了提高测量的精度，提高分辨个栅距。为了提高测量的精度，提高分辨力，可使栅距减小，即增加刻线密度。另一种方法是在双光力，可使栅距减小，即增加刻线密度。另一种方法是在双光电元件的

53、基础上，经过信号调节环节对信号进行细分，其电电元件的基础上，经过信号调节环节对信号进行细分，其电路框图如图所示。路框图如图所示。n四倍频细分法：四倍频细分法：在在辨向原理辨向原理中已知，在相差中已知，在相差BH/4位置上安位置上安装两个光电元件，得到两个相位相差装两个光电元件，得到两个相位相差/2的电信号。若将这两的电信号。若将这两个信号反相就可以得到四个依次相差个信号反相就可以得到四个依次相差/2的信号，从而可以在的信号，从而可以在移动一个栅距的周期内得到四个计数脉冲，实现四倍频细分。移动一个栅距的周期内得到四个计数脉冲，实现四倍频细分。也可以在相差也可以在相差BH/4位置上安放四只光电元件

54、来实现四倍频细位置上安放四只光电元件来实现四倍频细分。这种方法不可能得到高的细分数，因为在一个莫尔条纹分。这种方法不可能得到高的细分数，因为在一个莫尔条纹的间距内不可能安装更多的光电元件。但它有一个优点，就的间距内不可能安装更多的光电元件。但它有一个优点，就是对莫尔条纹产生的信号波形没有严格要求。是对莫尔条纹产生的信号波形没有严格要求。1234硅光电池硅光电池正向脉冲正向脉冲反向脉冲反向脉冲H1H2差动放大差动放大差动放大差动放大整形整形整形整形微分微分微分微分微分微分微分微分（sin）（cos）Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8,A B C D,A B C D四个光电元件间隔四个光电元件间隔B

55、/4安装，安装，1，3，2，4分别接入两个差分放分别接入两个差分放大器用以消除共模干扰，这样可以得到两个相差大器用以消除共模干扰，这样可以得到两个相差90度的信号度的信号sin和和cos，经整型等到方波信号，再反相得到，经整型等到方波信号，再反相得到A,B,C,D四路方四路方波信号，将四路方波信号再微分，得到四个脉冲波信号，将四路方波信号再微分，得到四个脉冲,将将A,B,C,D与与 进行逻辑组合，可由两个输出端进行逻辑组合，可由两个输出端输出正向位移脉冲信号和反向位移脉冲信号。输出正向位移脉冲信号和反向位移脉冲信号。当正向运动时，由正向上升沿微分得到正向脉冲，经逻辑当正向运动时，由正向上升沿微

56、分得到正向脉冲，经逻辑到输出；反之亦然。利用这种方法，可在一个周期内输出四到输出；反之亦然。利用这种方法，可在一个周期内输出四个脉冲，所以又称之为四倍频电路，其分辨率提高四倍，当个脉冲，所以又称之为四倍频电路，其分辨率提高四倍，当栅距栅距w=10m时，分辨力为时，分辨力为2.5m，即脉冲当量为，即脉冲当量为2.5m，当，当w=4m,其分辨力可为其分辨力可为1m。光栅传感器特点光栅传感器特点 精度高：测长精度高：测长(0.2+210-6)m 测角测角0.1量程大：透射式量程大：透射式-光栅尺长（光栅尺长（几十米几十米响应快：可用于动态测量响应快：可用于动态测量增量式：增量码测量增量式：增量码测量

57、 计数计数 断电断电数据消失数据消失要求高：对环境要求高要求高：对环境要求高温度、湿度、灰尘、温度、湿度、灰尘、振动、移动精度振动、移动精度成本高：电路复杂成本高：电路复杂 光栅传感器结构光栅传感器结构 1 主光栅尺（定光栅）主光栅尺（定光栅）2 指示光栅（动光栅）指示光栅（动光栅）3 光电元件光电元件4 透镜透镜5 光源光源透射式结构：透射式结构：反射式结构：反射式结构：光源光源 指示光栅指示光栅 透射透射 主光栅主光栅 光电元件光电元件光源光源 主光栅主光栅 反射反射 指示光栅指示光栅 光电元件光电元件长度及线位移检测长度及线位移检测(4)代表性产品：代表性产品：德国德国Heidenhai

58、n（海德汉）：（海德汉）：封闭式：量程封闭式：量程3000mm，分辨力，分辨力0.1 m开放式：量程开放式：量程1440mm，分辨力，分辨力0.01m开放式：量程开放式：量程270mm 分辨力分辨力1nm长度及线位移检测长度及线位移检测英国英国Renishaw（雷尼绍）：（雷尼绍）：量程：任意量程：任意分辨力：分辨力：0.1 m 0.01 m中国长春光机所：中国长春光机所：量量 程：程：1000mm分辨力：分辨力：0.01 m精精 度：度：2 m7.3 物位的测量物位的测量n物位是液位、料位、以及界面位置的总称。具体的液位如罐、塔、槽等容器中液体或河道、水库中水的表面位置高度；料位如仓库、料斗

59、、仓储箱内堆积物体的高度；界面位置一般指固体与液体或两种不相溶、密度不同的液体之间存在的界面。n测量物位有时是为了测知容器中物体的存量；有时是为了对容器中的物料进行监控，调节其进出速度，或在物位接近极限位置时能提前报警。前者为物位的静态测量，后者需采用动态连续的测量方法。1.机电测量法机电测量法n机械法利用浮子或不受液体密度影响的探测板作为接收器测液面高度。为了实现自动测量，将用机械法获得的液位信息转换成电量传送和处理，即为机电测量法。机电测量法的实例机电测量法的实例图所示为一利用电感测头感受浮子运动，从而实现液位数字显示的原理示意图。图中，浮子1通过刚性杆与电感测头的铁心2相连，带动铁心与液

60、位升降同步运动。该方法无须密封端盖，运动无摩擦，可实现快速显示。但对于精确测量，须用机械导向装置对浮子运动进行导向。液位数字显示的原理示意图2电容测量法电容测量法n电容法可测量粘液和粒状、粉末状材料的物面，如仓储的粮食、洗衣粉、砂、水泥和煤粉等，或测量储料箱中的燃料、酸液、碱液及其它的粘液介质。电容法测量要求被测材料的介电常数保持恒定。电容式液位测量装置的结构和工作原理电容式液位测量装置的结构和工作原理如果容器壁由导电材料制成，则只需装入电极如果容器壁由导电材料制成，则只需装入电极1或或3或或4，容器壁作，容器壁作为另一电极与外壳相连（接地）。如果容器壁由非金属材料制成，为另一电极与外壳相连（

61、接地）。如果容器壁由非金属材料制成，则必须使用具有内外电极的管式电极则必须使用具有内外电极的管式电极2，或对电极，或对电极l、3、4另附一另附一个反电极个反电极5，也可用金属带，也可用金属带6与与l、3、4组合，组合，5、6均需接地。均需接地。电容法是用一电容探头电容法是用一电容探头感受物面位置的变化。感受物面位置的变化。附图（图附图（图7-17电容式液电容式液位测量结构示意图）位测量结构示意图）a所示为几种用于连续测所示为几种用于连续测量的电容探头结构。量的电容探头结构。l是是部分或整体绝缘的棍电部分或整体绝缘的棍电极，极，3、4是拉紧或放松是拉紧或放松的绳电极。的绳电极。测量时，电容器的上

62、部隔着空气，下部充满液体或其它材料。空气测量时，电容器的上部隔着空气，下部充满液体或其它材料。空气的介电常数的介电常数0l，被测物的介电常数为，被测物的介电常数为r。物位变化时，电容器。物位变化时，电容器的电容变化值的电容变化值C与被测材料的物位高度与被测材料的物位高度x成线性关系，即成线性关系，即 式中式中 h电容器的总高度；电容器的总高度；C0初始电容值。初始电容值。图图7-17b所示是一些进行物位极限位置监控的电容测头结构。这时所示是一些进行物位极限位置监控的电容测头结构。这时不再希望探头的电容值在整个高度范围内线性变化，而是希望物不再希望探头的电容值在整个高度范围内线性变化，而是希望物

63、位在达到极限位置时电容能发生突变。位在达到极限位置时电容能发生突变。l和和2是部分或全部绝缘的是部分或全部绝缘的棍电极或绳电极，棍电极或绳电极，3是侧面安装的棍电极，它以是侧面安装的棍电极，它以70角倾斜安装角倾斜安装可防止被测液的粘附，可防止被测液的粘附，4是平面电极，可用于一些不能在内部插是平面电极，可用于一些不能在内部插入电容探头的容器内物位的测量，如搅拌器。如果容器为非导电入电容探头的容器内物位的测量，如搅拌器。如果容器为非导电材料制成，同样需另外附加一个反向电极。材料制成，同样需另外附加一个反向电极。上面提到的整体绝缘探头用于导电材料物位的测量。上面提到的整体绝缘探头用于导电材料物位的测量。3超声测量法超声测量法n超声测量法不仅可测液体，如细粒状或粉末状的泡沫塑料、纤维素等，还可用于木制或塑料容器。但超声法不适用于测量含有而且适用于粒状松散并含有大量气体的被测材料固体材料的液体，因为固体会在振荡器旁产生堆积，影响测量精度。演讲完毕，谢谢观看！