14.1 位移测量 按位移测量原理来分有： ①机械式位移测量法，如浮子式油量表、水箱液位计等都是利用浮子来感受液面的位移，达到指示油量的大小和水位的高低。 特点：机械惯性大，动态特性较差，不能远距离传送。 ②电气式位移测量法，位移量通过位移传感器转换为电量，再经相应的测试电路处理后，传递到显示或记录装置。 特点：动态范围大，接触式测量时，传感器对被测对象有一定影响。 ③光电式位移测量法，将机械位移量通过光电式位移传感器转换为电量再进行测量的方法。 特点：应用于需进行非接触测量的场合，对被测对象无不良影响，具有较高的频响精度。 位移测量系统组成 电感式传感器的几个特点： ①结构简单，工作中没有活动电接触点，因而，比电位器工作可靠，寿命长。 ②灵敏度高，分辨率高，能测出0.01”甚至更小的机械位移变化，能感受小至的微小角度变化。传感器的输出信号强。 ③电压灵敏度高，有利于信号的传输与放大。 ④重复性好，线性度优良，在一定位移范围内，输出特性的线性度好，并且比较稳定。 3. 变面积式电容传感器 由两个电极板构成，一个固定极板，一个为可动极板，两极板均呈半圆形。假定极板间的电介质不变，当两极板完全正对时，其电容量C0为 电容式位移传感器的位移测量范围为1μm~10mm之间，变极距式电容传感器的测量精度约为2%，变面积式电容传感器的测量精度较高，其分辨率可达0.3μm。 （2）运算放大器电路 变极距型电容传感器的极距变化与电容量成非线性关系，这一缺点使电器传感器的应用受到一定限制，而采用运算放大器电路可得到输出电压与输入位移的线性关系。如图14-15所示，C0为固定电容，Cx为反馈电容且为电容式传感器。根据运算放大器的运算关系，有 14.1.4 光电位置敏感器件 半导体光电位置敏感器件（position Sensitive Detector简称PSD）是一种对其感光面上入射光点位置敏感的光电器件，即当入射光点落在器件感光面的不同位置时，将对应输出不同的电信号，通过对此输出电信号的处理，即可确定入射光点在器件感光面上的位置。 PSD可分为一维和二维PSD。 14.2 速度测量 物体的运动速度分为线速度和角速度(转速)。 速度是位移对时间的微分，对加速度的积分，可通过位移传感器的输出电信号通过微分电路进行微分，或者把加速度传感器的输出电信号通过积分电路进行积分，就可以得到速度随时间的变化关系。 存在的问题： 1) 微分处理 2) 积分处理 因此速度测量最好采用直接测量法。 14.2.1 平均速度法 平均速度法适用于测量运动较平稳的物体的速度。 通过已知的位移Δx和相应的时间间隔Δt来测量平均速度 。 14.2.1 平均速度法 线圈靶的类型 感应线圈靶 感应线圈靶：要求被测物体带有磁性 结构特点：仅有一组感应线圈 励磁线圈靶 励磁线圈靶：要求运动体是磁导体。 结构特点：两组线圈，外层为感应线圈，内层为励磁线圈 感应线圈靶的工作原理 基于电磁感应原理 天幕靶是一种光电靶，利用太阳光在大气中散射而形成的自然光为光源。也可以使用直流光源。 特点：对运动体材料没有特殊要求，对运动体飞行没有干扰。 天幕靶的工作原理 14.2.2 瞬时速度测量 永磁感应测速传感器结构特点： 速度线圈均匀密绕，采用串联连接方式 位移线圈：相邻两个位移绕组的绕向相反，相邻绕组之间距离称为节距。 14.2.2 瞬时速度测量 2、永磁感应测速传感器工作原理 基于电磁感应原理 1）两组速度线圈绕组串联的目的 ●提高传感器灵敏度； ●消除运动体振动 2）位移线圈绕组 原因：目前国内外没有线速度标准源，无法对速度信号进行标定。 目的：对速度进行标定或标记。 3）铁芯材料 ▲采用软磁材料，同时采取防涡流措施。 ▲铁芯材料：剩磁强度和矫顽力尽可能小，以防永久磁铁对其磁化，以提高传感器的线性度。 ▲一般选用：坡莫合金——经特殊热处理后的铁镍合金。 ▲结构形式：采取扁平的薄片状铁芯，以尽可能减少铁芯中产生的电涡流。 2）传感器对测量放大器的要求 系统等效电路 该模型是一阶线性系统的数学模型，测量电路的动态特性取决于时间常数τ，且有 4、速度灵敏度求取方法 积分标定法 4、速度灵敏度求取方法 4、速度灵敏度求取方法 数值积分法 14.2.3 转速测量举例 14.3 加速度测量 线加速度是指物体质心沿其运动轨迹方向的加速度，是描述物体在空间运动本质的一个基本量。 线加速度的单位是m/s2，而习惯上常以重力加速度g作为计量单位。对于加速度，常用惯性测量法，即

加速度：a＝[(Vt)-(Vo)]/t ……加速度值等于速度的变化大小。

(Vt)＝(Vo)+at ★①→匀变速直线运动，速度与时间的关系。

s＝(Vo)t+at?/2 ★②→匀变速直线运动，位移与时间的关系。

(Vt)?-(Vo)?＝2as ★③→匀变速直线运动，位移与速度的关系。（速度-位移公式）

V均＝[(Vt)+(Vo)]/2 ★④→匀变速直线运动，平均速度与初速度、末速度的关系。

V均＝s/t ★⑤→匀变速直线运动，平均速度与位移、时间的关系。

??式①由加速度定义式推导得出。

??式④由匀变速直线运动的v-t图像推导得出。(Vt)＝(Vo)+at 是直线方程，所以v-t与坐标轴围成的图是直角梯形，“V均”是这个直角梯形的中线。

?式⑤也由匀变速直线运动的v-t图像推导得出。上述直角梯形的面积就是位移的值，s＝V均t。

??当初速度(vo)=0时，上述各式变为：