角度检测装置论文

浅谈船舶舵机在安全检查时应注意的问题论文

论文关键词: 舵机 安全 检查 问题 重点

论文摘要: 船舶舵机是船舶航行的重要设备，船舶是依靠操纵舵机来控制或改变航向。所以对船舶实施PSC或FSC安全检查时，安检人员必须对舵机进行相应设备检查或船员操作性检查，以验证设备的性能及船员的适任能力是否符合公约及有关法规的要求。本文通过对船舶舵机技术规范的介绍以及船舶舵机检查中易出现的问题和检查重点进行分析，使安检人员在进行舵机安检工作时能够有所启迪。

SOLAS公约的规定

每艘船舶应配备使主管机关满意的主操舵装置和辅助操舵装置。主操舵装置和辅助操舵装置的布置应使两者中之一在发生故障时，不会导致另一装置不能工作。

所有操舵装置的部件和舵杆应为主管机关满意的坚固和可靠的构造。凡在液压系统中能被隔断的和由于动力源或外力作用能产生压力的任何部件，应设置安全阀。

主操舵装置和舵杆应具有足够强度，并能在验证的最大营运前进航速下操纵船舶；舵杆直径超过12OMM，其主操舵装置应为动力操作，能在船舶最深航海吃水和以最大营运前进航速前进时将舵自一舷35。转至另一舷35。，并于相同条件下在不超过28s内将舵自一舷35。转至另一舷3O。。

辅助操舵装置应具有足够强度和足以在可航行的航速下操纵船舶，并能于紧急时迅速投入工作；舵杆直径超过230MM，其主操舵装置应为动力操作，能在船舶最深航海吃水和以最大营运前进航速的一半或7节前进时(取大者)，在不超过60s内将舵自一舷15。转至另一舷15。。

主操舵装置和辅助操舵装置的动力设备应布置成失电而再次获得电源供应时能自动再起动；能从驾驶室某一位置投人工作。操舵装置的任何一台动力设备失电时，应在驾驶室里发出听觉和视觉报警。

应按下列要求设操舵装置的控制装置：对于主操舵装置，在驾驶室和舵机舱；对于位于舵机舱的辅助操舵装置，如系动力操纵，也应能在驾驶室进行操作，并应独立于主操舵装置的控制系统。

能从驾驶室操作的任何主操舵装置和辅助操舵装置的控制系统应符合下列要求：如系电动者，应由在舵机室内操舵装置电力线路上一点设独立电路供电，或由向操舵装置电力线路供电的配电板上邻近该电力线路处的一点直接供电；应在舵机室内设有将驾驶室操作的控制系统与其所控制的操舵装置断开的装置；系统能从驾驶室某一位置投人工作；当控制系统的电源供应发生故障时，应在驾驶室发出听觉和视觉报警；应仅对操舵装置控制供电线路设有短路保护。

驾驶室与舵机舱之间应设有通信设施。

舵角位置应：当主操舵装置系动力操纵时，在驾驶室显示。舵角指示应独立于操舵装置控制系统；能在舵机舱内辨认出来。

液压操纵的操舵装置应设有下列设施：每个液体贮存器设低位警报器，以便确切和尽早地指示液体泄漏。应在驾驶室和机器处所内易于观察的地方发出听觉和视觉报警；当主操舵装置要求动力操纵时，设置一个固定储存柜，其容量足以至少为一个动力执行系统(包括贮存器)进行再充液。储存柜应用管系固定联结以使能从舵机舱内容易地再次为液压系统充液，并应设有液位指示器。

舵机舱应：易于到达，并尽可能与机器处所分开；且有适当的布置以保证有到达操舵装置和控制器的工作通道。这些布置应包括扶手栏杆和格子板或其他防滑地板以保证液体泄漏时有适宜的工作条件。

ISM规则的规定

作为SOLAS公约第Ⅸ章的内容列入强制性要求。

ISM1O船舶和设备的维护

10．1公司应当制定程序，保证船舶及设备按照有关规定和标准以及公司可能制定的任何附加要求进行维护。

10．2为满足这些要求，公司应当保证：按照适当的间隔期进行检查；任何不符合规定的情况及可能的原因得到报告；采取适当的纠正措施；保存这些活动的记录。

10_3公司应当制定有关程序，以便标识那些会因突发性运行故障而导致险情的设备和技术系统，并提供具体措施，以提高这些设备和系统的可靠性。这些措施应当包括对备用装置及设备或非连续使用的技术系统的定期测试。

10．4第10．2条所述的检查和第10．3条所提及的措施应当纳人船舶的日常操作性维护。

检查时应注意的问题

1．外观检查中应注意的问题

一是大致观察舵机问的情况，即舵机系统的外观是否清洁；设备是否有腐蚀、锈蚀情况出现；舵机间地板上是否有液压油；有没有按要求铺设防滑装置等。由此初步判断设备保养情况。二是检查舵机舵柱保养情况。三是检查舵机集油盘应无大量污油。

2．检查舵设备应注意的问题

首先，检查驾驶台与舵机间通话是否正常；其次，运行舵机时，驾驶员发出的舵令信号能不能输出至舵机，即舵机能否接收到舵令。来确认通信系统是否正常。 检查动力电路、配电板等电力输出是否故障，即电动机能否正常运转，两路电力线路是否都可以使用。

检查液压系统是否故障。检查液压系统密封性能是否正常。即观察有无油路泄漏或有旁通现象、是否存在主油路锁闭不严、油位过低、液压系统内有空气等问题。

试验舵机失电报警、断相报警、舵机故障报警、液压油低位报警等保护装置是否正常工作。

3．检查船员实操能力时应注意的问题

舵机间是否张贴了舵机操作程序及应急操舵须知；检查舵机运行中有无滞舵现象；核实实际舵角与驾驶台舵角指示仪是否一致；检查应急操舵系统的操作是否满足公约规定要求。

4．注意检查舵机的维护保养与应急操舵演练是否符合ISM规则和公约的要求

舵机作为船舶一个关键性设备，首先检查公司ISM体系文件中是否制定舵机的操作须知、维护保养周期，以保证舵机的操作、维护能符合强制性要求和公司附加规定制定程序、须知的要求。

查看航海日志、轮机日志及相关记录来检查船舶是否按SOLAS公约和ISM体系文件的要求，定期进行保养及实施应急舵演习和训练。

查验船舶相关责任船员是否按规定对舵机设施实施检查，发现的不符合规定情况是否依规定进行报告、调查、分析及落实预防、纠正措施。

安全检查中应掌握的重点

检查舵机的维护保养情况。按照ISM规则及公司ISM体系文件的要求，船舶舵机作为船舶的一个关键性设备，体系文件应规定相应的操作须知及维护保养周期。现场查看相关记录及航海日志和轮机日志可以了解设备是否得到有效维护、保养；操作系统与控制系统是否得到检查与试验；有关船员是否熟悉有关舵机系统的操作和控制，比如手动、自动程序转换和各种条件下的操作等。

检查应急舵的有效性。按照S0IJAS公约的要求，船舶应当具有两套以上操舵装置。一套主推舵装置，一套为辅助(应急)推舵装置。这是为了保证在主推舵装置出现故障时，应急舵仍然可以继续保持舵的有效性，保证船舶的正常航行和安全。对应急舵的检查一般要求船方进行应急舵的实操，观察应急舵是否能够使用，运转是否正常。

检查舵的运转情况。分别运行主操舵装置和辅助操舵装置来检查舵的'运转情况，来判断舵机在转舵运行过程中运转是否平稳，有无杂音及间歇性现象。主、辅助操舵装置来操作舵机时，反映是否灵敏，能够达到S0IAS公约规定的时间要求。

检查舵角指示的准确性。在舵机上都安装有舵角指示器，其所显示的角度指数应与驾驶台操舵转向的角度度数相吻合。在检查舵角指示的准确性时，是由两名船舶安检员相互配合进行的。分别在驾驶台观察舵角指示器显示的读数，与舵机间观察舵机上舵角指示器显示的读数。二者应读数相同或在允许偏差内。

检查舵角限位器的有效性。当舵角转动到最大角度时舵角限位器触动限位开关，限位开关断开电动机的动力起到了保护液压油缸的作用。所以安检员在检查检查舵角限位器时，应让船舶驾驶员分别打满左、右舵，观察当舵角转动到最大角度时舵角限位器是否发生作用。否则应当要求船方进行修复。

检查舵液压系统的密封性能。舵机的液压系统要保证不漏油，不漏气和不积气，才能达到传递液压力的目的。液压系统的密封性能对舵机的正常工作有着非常重要的作用。安检员在检查舵机时，应当注意观察舵机表面和舵机间的地面是否干净整洁、是否存在油污，还应当注意检查油缸表面是否存在修补过的痕迹。在检查液压系统的密封性时，应让船方开动舵机，注意观察舵机液压杆与液压油缸滑动处、液压油缸的其他接缝处是否有液压油渗出的现象。以便正确判断液压系统的密封性能。

检查液压油的品质。液压油的品质受到以下因素的影响，一是液压油在运转过程中，机器磨损下来的金属屑和水分混入到油中，对液压油造成了污染。二是液压油与空气接触会发生氧化反应，油品质会下降，达不到设备性能的要求，这时应当更换液压油。但是由于液压油的价格比较昂贵，因此某些船舶特别是管理不到位的方便旗船舶很少更换液压油。另外在舵机间的液压油补充油柜中液压油应保持一定的油量储备，这也是在检查过程中应当注意的。

结束语

对舵机的检查需要安检人员有较强的专业知识，除了对该船的舵机系统有比较全面的了解外，最好能熟悉该公司的ISM体系文件和舵机操作说明书。另外，在检查中可以通过与轮机员和驾驶员的交谈，来了解他们是否熟悉舵机的操作、使用；通过查看有关记录及现场检查来确认舵机的维护保养是否按规定执行。只有安检人员在各方面具备较强的素质，在实施PSC检查时才能更深入的发现问题。

参考下： 进入21世纪后，特别在我国加入WTO后，国内产品面临巨大挑战。各行业特别是传统产业都急切需要应用电子技术、自动控制技术进行改造和提升。例如纺织行业，温湿度是影响纺织品质量的重要因素，但纺织企业对温湿度的测控手段仍很粗糙，十分落后，绝大多数仍在使用干湿球湿度计，采用人工观测，人工调节阀门、风机的方法，其控制效果可想而知。制药行业里也基本如此。而在食品行业里，则基本上凭经验，很少有人使用湿度传感器。值得一提的是，随着农业向产业化发展，许多农民意识到必需摆脱落后的传统耕作、养殖方式，采用现代科学技术来应付进口农产品的挑战，并打进国外市场。各地建立了越来越多的新型温室大棚，种植反季节蔬菜，花卉；养殖业对环境的测控也日感迫切；调温冷库的大量兴建都给温湿度测控技术提供了广阔的市场。我国已引进荷兰、以色列等国家较先进的大型温室四十多座，自动化程度较高，成本也高。国内正在逐步消化吸收有关技术，一般先搞调温、调光照，控通风；第二步搞温湿度自动控制及CO2测控。此外，国家粮食储备工程的大量兴建，对温湿度测控技术提也提出了要求。 但目前，在湿度测试领域大部分湿敏元件性能还只能使用在通常温度环境下。在需要特殊环境下测湿的应用场合大部分国内包括许多国外湿度传感器都会“皱起眉头”！例如在上面提到纺织印染行业，食品行业，耐高温材料行业等，都需要在高温情况下测量湿度。一般情况下，印染行业在纱锭烘干中，温度能达到120摄氏度或更高温度；在食品行业中，食物的烘烤温度能达到80-200摄氏度左右；耐高温材料，如陶瓷过滤器的烘干等能达到200摄氏度以上。在这些情况下，普通的湿度传感器是很难测量的。 高分子电容式湿度传感器通常都是在绝缘的基片诸如玻璃、陶瓷、硅等材料上，用丝网漏印或真空镀膜工艺做出电极，再用浸渍或其它办法将感湿胶涂覆在电极上做成电容元件。湿敏元件在不同相对湿度的大气环境中，因感湿膜吸附水分子而使电容值呈现规律性变化，此即为湿度传感器的基本机理。影响高分子电容型元件的温度特性，除作为介质的高分子聚合物的介质常数ε及所吸附水分子的介电常数ε受温度影响产生变化外，还有元件的几何尺寸受热膨胀系数影响而产生变化等因素。根据德拜理论的观点，液体的介电常数ε是一个与温度和频率有关的无量纲常数。水分子的ε在T＝5℃时为，在T＝20℃时为。有机物ε与温度的关系因材料而异，且不完全遵从正比关系。在某些温区ε随T呈上升趋势，某些温区ε随T增加而下降。多数文献在对高分子湿敏电容元件感湿机理的分析中认为：高分子聚合物具有较小的介电常数，如聚酰亚胺在低湿时介电常数为一。而水分子介电常数是高分子ε的几十倍。因此高分子介质在吸湿后，由于水分子偶极距的存在，大大提高了吸水异质层的介电常数，这是多相介质的复合介电常数具有加和性决定的。由于ε的变 化，使湿敏电容元件的电容量C与相对湿度成正比。在设计和制作工艺中很难组到感湿特性全湿程线性。作为电容器，高分子介质膜的厚度d和平板电容的效面积S也和温度有关。温度变化所引起的介质几何尺寸的变化将影响C值。高分子聚合物的平均热线胀系数可达到 的量级。例如硝酸纤维素的平均热线胀系数为108x10-5/℃。随着温度上升，介质膜厚d增加，对C呈负贡献值；但感湿膜的膨胀又使介质对水的吸附量增加，即对C呈正值贡献。可见湿敏电容的温度特性受多种因素支配，在不同的湿度范围温漂不同；在不同的温区呈不同的温度系数；不同的感湿材料温度特性不同。总之，高分子湿度传感器的温度系数并非常数，而是个变量。所以通常传感器生产厂家能在-10-60摄氏度范围内是传感器线性化减小温度对湿敏元件的影响。 国外厂家比较优质的产品主要使用聚酰胺树脂，产品结构概要为在硼硅玻璃或蓝宝石衬底上真空蒸发制作金电极，再喷镀感湿介质材料（如前所述）形式平整的感湿膜，再在薄膜上蒸发上金电极.湿敏元件的电容值与相对湿度成正比关系，线性度约±2%。虽然，测湿性能还算可以但其耐温性、耐腐蚀性都不太理想，在工业领域使用，寿命、耐温性和稳定性、抗腐蚀能力都有待于进一步提高。 陶瓷湿敏传感器是近年来大力发展的一种新型传感器。优点在于能耐高温，湿度滞后，响应速度快，体积小，便于批量生产，但由于多孔型材质，对尘埃影响很大，日常维护频繁，时常需要电加热加以清洗易影响产品质量，易受湿度影响，在低湿高温环境下线性度差，特别是使用寿命短，长期可靠性差，是此类湿敏传感器迫切解决的问题。 当前在湿敏元件的开发和研究中，电阻式湿度传感器应当最适用于湿度控制领域，其代表产品氯化锂湿度传感器具有稳定性、耐温性和使用寿命长多项重要的优点，氯化锂湿敏传感器已有了五十年以上的生产和研究的历史，有着多种多样的产品型式和制作方法，都应用了氯化锂感湿液具备的各种优点尤其是稳定性最强。 氯化锂湿敏器件属于电解质感湿性材料，在众多的感湿材料之中，首先被人们所注意并应用于制造湿敏器件，氯化锂电解质感湿液依据当量电导随着溶液浓度的增加而下降。电解质溶解于水中降低水面上的水蒸气压的原理而实现感湿。 氯化锂湿敏器件的衬底结构分柱状和梳妆，以氯化锂聚乙烯醇涂覆为主要成份的感湿液和制作金质电极是氯化锂湿敏器件的三个组成部分。多年来产品制作不断改进提高，产品性能不断得到改善，氯化锂感湿传感器其特有的长期稳定性是其它感湿材料不可替代的，也是湿度传感器最重要的性能。在产品制作过程中，经过感湿混合液的配制和工艺上的严格控制是保持和发挥这一特性的关键。 在国内九纯健科技依托于国家计量科学研究院、中科院自动化研究所、化工研究院等大型科研单位从事温湿度传感器产品的研制、生产。选用氯化锂感湿材料作为主攻方向，生产氯化锂湿敏传感器及相关变送器，自动化仪表等产品，在吸取了国内外此项技术的成功经验的同时，努力克服传统产品存在的各项弱点，取得实质性进展。产品选用了Al2O3及SiO2陶瓷基片为衬底，基片面积大大缩小，采用特殊的工艺处理，耐湿性和粘覆性均大大提高。使用烧结工艺，在衬底集片上烧结5个9的工业纯金制成的梳妆电极，氯化锂感湿混合液使用新产品添加剂和固有成份混合经过特殊的老化和涂覆工艺后，湿敏基片的使用寿命和长期稳定性大大提高，特别是耐温性达到了-40℃-120℃，以多片湿敏元件组合的独特工艺，是传感器感湿范围为1%RH-98%RH，具备了15%RH范围以下的测量性能，漂移曲线和感湿曲线均实现了较好的线性化水平，使湿度补偿得以方便实施并较容易地保证了宽温区的测湿精度。采用循环降温装置封闭系统，先对对被测气体采样，然后降温检测并确保绝对湿度的恒定，使探头耐温范围提高到600℃左右，大大增强了高温下测湿的功能。成功解决了“高温湿度测量”这一湿度测量领域难题。现在，不采用任何装置直接测量150度以内环境中的湿度的分体式高温型温湿度传感器JCJ200W已成功应用在木材烘干，高低温试验箱等系统中。同时，JCJ200Y产品能耐温高达600度，也已成功应用在印染行业纱锭自动烘干系统、食品自动烘烤系统、特殊陶瓷材料的自动烘干系统、出口大型烘干机械等方面，并表现出良好的效果,为国内自动化控制域填补了高温湿度测量的空白，为我国工业化进程奠定了一定基础。传感器论文： 低温下压阻式压力传感器性能的实验研究 Experimental Study On Performance Of Pressure Transducer At Low Temperature .... 灌区水位测量记录设备及安装技术 摘要：水位测量施测简单直观，易于为广大用水户所接受而且便于自动观测，因而在灌区水量计量乃至在整个灌区信息化建设中都占有十分重要的地位。目前我国灌区中水位监测采用的传感器依据输出量的不同主要分为模拟传感.... 主成分分析在空调系统传感器故障检测与诊断中的应用研究 摘要 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按被检测的对象的性质可将它们的应用分为:直接应用和间接应用。前者是直接检测出受检测对象本身的磁场或磁特性，后者是检测受检对象上人为设置的磁场，用这个磁场来作被检测的信息的载体，通过它，将许多非电、非磁的物理量例如力、力矩、压力、应力、位置、位移、速度、加速度、角度、角速度、转数、转速以及工作状态发生变化的时间等，转变成电量来进行检测和控制。 一 霍尔器件的工作原理 在磁场作用下，通有电流的金属片上产生一横向电位差如图1所示： 这个电压和磁场及控制电流成正比： VH＝K╳｜H╳IC｜ 式中VH为霍尔电压，H为磁场，IC为控制电流，K为霍尔系数。 在半导体中霍尔效应比金属中显著，故一般霍尔器件是采用半导体材料制作的。 用霍尔器件，可以进行非接触式电流测量，众所周知，当电流通过一根长的直导线时，在导线周围产生磁场，磁场的大小与流过导线的电流成正比，这一磁场可以通过软磁材料来聚集，然后用霍尔器件进行检测，由于磁场与霍尔器件的输出有良好的线性关系，因此可利用霍尔器件测得的讯号大小，直接反应出电流的大小，即： I∞B∞VH 其中I为通过导线的电流，B为导线通电流后产生的磁场，VH为霍尔器件在磁场B中产生的霍尔电压、当选用适当比例系数时，可以表示为等式。霍尔传感器就是根据这种工作原理制成的。 二 霍尔传感器的应用 1 霍尔接近传感器和接近开关 在霍尔器件背后偏置一块永久磁体，并将它们和相应的处理电路装在一个壳体内，做成一个探头，将霍尔器件的输入引线和处理电路的输出引线用电缆连接起来，构成如图1所示的接近传感器。它们的功能框见图19。(a)为霍尔线性接近传感器，(b)为霍尔接近开关。 图1 霍尔接近传感器的外形图 a)霍尔线性接近传感器 (b)霍尔接近开关 图2 霍尔接近传感器的功能框图 霍尔线性接近传感器主要用于黑色金属的自控计数，黑色金属的厚度检测、距离检测、齿轮数齿、转速检测、测速调速、缺口传感、张力检测、棉条均匀检测、电磁量检测、角度检测等。 霍尔接近开关主要用于各种自动控制装置，完成所需的位置控制，加工尺寸控制、自动计数、各种计数、各种流程的自动衔接、液位控制、转速检测等等。霍尔翼片开关 霍尔翼片开关就是利用遮断工作方式的一种产品，它的外形如图20所示，其内部结构及工作原理示于图21。 图3 霍尔翼片开关的外形图 2 霍尔齿轮传感器 如图4所示,新一代的霍尔齿轮转速传感器，广泛用于新一代的汽车智能发动机，作为点火定时用的速度传感器，用于ABS（汽车防抱死制动系统）作为车速传感器等。 在ABS中，速度传感器是十分重要的部件。ABS的工作原理示意图如图23所示。图中，1是车速齿轮传感器；2是压力调节器；3是控制器。在制动过程中，控制器3不断接收来自车速齿轮传感器1和车轮转速相对应的脉冲信号并进行处理，得到车辆的滑移率和减速信号，按其控制逻辑及时准确地向制动压力调节器2发出指令，调节器及时准确地作出响应，使制动气室执行充气、保持或放气指令，调节制动器的制动压力，以防止车轮抱死，达到抗侧滑、甩尾，提高制动安全及制动过程中的可驾驭性。在这个系统中，霍尔传感器作为车轮转速传感器，是制动过程中的实时速度采集器，是ABS中的关键部件之一。 在汽车的新一代智能发动机中，用霍尔齿轮传感器来检测曲轴位置和活塞在汽缸中的运动速度，以提供更准确的点火时间，其作用是别的速度传感器难以代替的，它具有如下许多新的优点。 （1）相位精度高，可满足°曲轴角的要求，不需采用相位补偿。 （2）可满足度曲轴角的熄火检测要求。 （3）输出为矩形波，幅度与车辆转速无关。在电子控制单元中作进一步的传感器信号调整时，会降低成本。 用齿轮传感器，除可检测转速外，还可测出角度、角速度、流量、流速、旋转方向等等。 图4 霍尔速度传感器的内部结构 1. 车轮速度传感器2.压力调节器3.电子控制器 2. 图4 ABS气制动系统的工作原理示意图 3 旋转传感器 按图5所示的各种方法设置磁体，将它们和霍尔开关电路组合起来可以构成各种旋转传感器。霍尔电路通电后，磁体每经过霍尔电路一次，便输出一个电压脉冲。 (a)径向磁极(b)轴向磁极(c)遮断式 图5 旋转传感器磁体设置 由此，可对转动物体实施转数、转速、角度、角速度等物理量的检测。在转轴上固定一个叶轮和磁体，用流体（气体、液体）去推动叶轮转动，便可构成流速、流量传感器。在车轮转轴上装上磁体，在靠近磁体的位置上装上霍尔开关电路，可制成车速表，里程表等等，这些应用的实例如图25所示。 图6的壳体内装有一个带磁体的叶轮，磁体旁装有霍尔开关电路，被测流体从管道一端通入，推动叶轮带动与之相连的磁体转动，经过霍尔器件时，电路输出脉冲电压，由脉冲的数目，可以得到流体的流速。若知管道的内径，可由流速和管径求得流量。霍尔电路由电缆35来供电和输出。 图6 霍尔流量计 由图7可见，经过简单的信号转换，便可得到数字显示的车速。 利用锁定型霍尔电路，不仅可检测转速，还可辨别旋转方向，如图27所示。 曲线1对应结构图（a）,曲线2对应结构图(b)，曲线3对应结构图(c)。 图7 霍尔车速表的框图 图8 利用霍尔开关锁定器进行方向和转速测定 4 在大电流检测中的应用 在冶金、化工、超导体的应用以及高能物理（例如可控核聚变）试验装置中都有许多超大型电流用电设备。用多霍尔探头制成的电流传感器来进行大电流的测量和控制，既可满足测量准确的要求，又不引入插入损耗，还免除了像使用罗果勘斯基线圈法中需用的昂贵的测试装置。图9示出一种用于DⅢ－D托卡马克中的霍尔电流传感器装置。采用这种霍尔电流传感器，可检测高达到300kA的电流。 图9（a）为G－10安装结构，中心为电流汇流排，(b)为电缆型多霍尔探头，(c)为霍尔电压放大电路。 (a)G�10安装结构(b)电缆型多霍尔探头(c)霍尔电压放大电路 图9 多霍尔探头大电流传感器 图10霍尔钳形数字电流表线路示意图 图11霍尔功率计原理图 (a)霍尔控制电路 (b)霍尔磁场电路 图12霍尔三相功率变送器中的霍尔乘法器 图13霍尔电度表功能框图 图14霍尔隔离放大器的功能框图 5 霍尔位移传感器 若令霍尔元件的工作电流保持不变，而使其在一个均匀梯度磁场中移动，它输出的霍尔电压VH值只由它在该磁场中的位移量Z来决定。图15示出3种产生梯度磁场的磁系统及其与霍尔器件组成的位移传感器的输出特性曲线，将它们固定在被测系统上，可构成霍尔微位移传感器。从曲线可见，结构（b）在Z<2mm时，VH与Z有良好的线性关系，且分辨力可达1μm，结构（C）的灵敏度高，但工作距离较小。 图15 几种产生梯度磁场的磁系统和几种霍尔位移传感器的静态特性 用霍尔元件测量位移的优点很多：惯性小、频响快、工作可靠、寿命长。 以微位移检测为基础，可以构成压力、应力、应变、机械振动、加速度、重量、称重等霍尔传感器。 6 霍尔压力传感器 霍尔压力传感器由弹性元件，磁系统和霍尔元件等部分组成，如图16所示。在图16中，（a）的弹性元件为膜盒，(b)为弹簧片，(c)为波纹管。磁系统最好用能构成均匀梯度磁场的复合系统，如图29中的(a)、(b)，也可采用单一磁体，如（c）。加上压力后，使磁系统和霍尔元件间产生相对位移，改变作用到霍尔元件上的磁场，从而改变它的输出电压VH。由事先校准的p～f(VH)曲线即可得到被测压力p的值。 图16 几种霍尔压力传感器的构成原理 7 霍尔加速度传感器 图17示出霍尔加速度传感器的结构原理和静态特性曲线。在盒体的O点上固定均质弹簧片S,片S的中部U处装一惯性块M，片S的末端b处固定测量位移的霍尔元件H，H的上下方装上一对永磁体，它们同极性相对安装。盒体固定在被测对象上，当它们与被测对象一起作垂直向上的加速运动时，惯性块在惯性力的作用下使霍尔元件H产生一个相对盒体的位移，产生霍尔电压VH的变化。可从VH与加速度的关系曲线上求得加速度。 图17 霍尔加速度传感器的结构及其静态特性 三 小结 目前霍尔传感器已从分立元件发展到了集成电路的阶段，正越来越受到人们的重视，应用日益广泛。

三坐标测量技术广泛应用于机械制造、电子、汽车和航空工业中。下面是我为大家精心推荐的三坐标测量技术论文，希望能够对您有所帮助。

基于三坐标测量仪的精密测量技术研究

摘 要：三坐标测量仪的出现本身就是测量行业的一大革命，它不但大大提高了测量精度，而且也在智能化上有很大的进步，对于测量行业的发展有着很深的影响。为进一步提高我国齿轮行业的产品质量，提高行业竞争力，本文对三坐标测量仪的精密测量技术进行研究，探讨与其他仪器精确度方面的优缺点及发展趋势，从而保证我国齿轮产品的质量。

关键词：三坐标测量仪 测量行业 精密测量技术

中图分类号：TH721 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2013)06(b)-0073-01

三坐标测量仪CMM(Coordinate MeasurMahine)是20世纪60年代后期发展起来的一种高效率、新型、精密的测量设备， 它广泛应用于机械制造、电子、汽车和航空工业中。三坐标测量仪可以进行零部件尺寸、形状和相互位置检测，可以用于划线、定中心孔，尤其对连续曲面进行扫描得到曲面数据及表达。获取表面数据的采集， 是产品逆向工程实现的基础和关键技术之一。

1 三坐标测量仪对测量行业的进步作用

整个测量以及机械行业的快速进步，不断地向三坐标测量仪提出了更高、更新、更多的要求，如要求速度更快、灵敏度更高、稳定性更好、样品量更少、检测微损甚至无损、遥感遥测遥控更远距、使用更方便、成本更低廉、无污染等，同时也为三坐标测量仪科技与产业的发展提供了强大的推动力，并成了仪器仪表进一步发展的物质、知识和技术基础。

解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量

实现了对基本的几何元素的高效率、高精度测量与评定，解决了复杂形状表面轮廓尺寸的测量，例如箱体零件的孔径与孔位、叶片与齿轮、汽车与飞机等的外廓尺寸检测。

提高了测量精度

提高了三维测量的测量精度，目前高精度的坐标测量机的单轴精度，每米长度内可达1 um以内，三维空间精度可达1～2 um。对于车间检测用的三坐标测量仪，每米测量精度单轴也达3～4 um。由于三坐标测量仪可与数控机床和加工中心配套组成生产加工线或柔性制造系统，从而促进了自动生产线的发展。

提高了测量效率

随着三坐标测量仪的精度不断提高，自动化程序不断发展，促进了三维测量技术的进步，大大地提高了测量效率。尤其是电子计算机的引入，不但便于数据处理，而且可以完成CNC的控制功能，可缩短测量时间达95%以上。

降低用户测量成本

随着激光扫描技术的不断成熟，同时满足了高精度测量(质量检测)和激光扫描(逆向工程)多功能复合型的三坐标测量仪的发展更好地满足了用户需求，大大降低用户测量成本，提高工作效率。

2 坐标测量仪与其他仪器的比较

影像测量仪

作为最初的精密测量仪器，影像测量仪是一个见证了整个行业开始，它提供了发展的产业平台的基础。然而，由于影像测量仪测量技术略显粗糙，因此，二次元影像仪成为行业发展的时代的产物，它是精密测量技术和功能方面，产业的发展提供技术支持。但是，即便如此，二次元影像测量仪还没有完全满足客户的需求检测，它不能提供一个解决方案的立体检查，在这种情况下，开发和生产出三坐标测量仪。当然，在此过程中制造商中过渡阶段的元/m3的出现提供了帮助。这是一个从开始到目前的整个发展阶段的精密测量仪器。

三坐标测量仪

三坐标测量仪采用花岗石仪座，提高了基准平面的精度，缩小了仪器自身的精度误差。活动表座可在仪座的任何位置进行测量。仪座不生锈，使用保管方便。

三坐标测量仪的测量精度是非常高的，三坐标测量仪器和其他测量仪器相比，这点占据一个很大的优势。例如：制造精密量具，总体上是好的，用游标卡尺水平测量工具，测量精度可达+/级。但是，一般水平的三坐标测量仪，测量精度就可以高达+/。

通过上述分析，我们从二次元和三坐标的功能应用上可以看出，相较于二次元影像测量仪，三坐标测量仪可说是更加的功能全面，因为它除了测量工件的长宽参数，还可以检测工件的高，这是影像测量仪所无法达到的。

3 三坐标测量仪测量技术的发展趋势

品种更加灵活多样

在我国，人们已经越来越认识到测量检测和适当的测量装置的重要性，不仅可以帮助用户轻松地提高产品质量，也将提高生产效率，因此获得制造先进的测量设备，可以为用户提供先进的测量解决方案而得到高投资回报率。中国模具未来发展将是更大规模的、高精确度的，要求也会越来越多，多功能复合模具已成为一个热点。提高塑料模具，模具的比例及适应高压气体辅助注射成型过程的模具也将随之发展。物种多样性的变化将更加迅速，这就要求除了精确测量精度高，测量设备也更灵活，更需要轻松的测量环境随时随地方便改造，这样才能跟上发展的步伐。

逐渐向新的应用领域开发

“以市场为导向，以客户为导向”这一趋势使得三坐标测量设备技术现已广泛使用在工业应用领域的大型机器及零部件的精确测量，测量范围大，精度高，而且非常耐用，非常适合工厂环境。世界范围内获得了广泛的认可和肯定，作为行业首选三坐标测量仪器技术，将继续开发新的应用领域的测量。

4 结论

综上所述，随着生产规模日益扩大，加工精度不断提高，除了需要高精度三坐标测量仪的计量室检测外，为了便于直接检测工件，测量往往需要在加工车间进行，或将测量机直接串连到生产线上。检验的零件数量加大，科学化管理程度加强，因而需要各种精度的坐标测量机，以满足生产的需要。随着市场的不断发展壮大，三次元的产品技术也在不断的提高，三坐标测量技术也在不断进步。

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物理是一门历史悠久的自然学科，物理科学作为自然科学的重要分支，不仅对物质文明的进步和人类对自然科学认识的深化起了重要的推动作用，而且对人类的思维发展也产生了不可或缺的影响。随着科学技术的发展，社会的进步，物理已渗透到人类生活的各个领域。 在汽车上驾驶室外面的观后镜是一个凸镜利用凸镜对光线的发散作用和成正立、缩小的虚像的特点，使看到的实物小，观察范围更大，而保证行车安全。 汽车头灯里的反射镜是一个凹镜。 它是利用凹透镜能把放在其焦点上的光源发出的光反射成平行光射出的性质做的。 轿车上装有太阳膜，行人很难看清车中人的面孔，太阳膜能反射一部分光，还会吸收一部分光，这样透进车内的光线较弱。要看清乘客的面孔，必须要从面孔放射足够的光头到玻璃外面。由于车内光线较弱，没有足够的光透出来，所以很难看清乘客的面孔。 当汽车的前窗玻璃倾斜时，反射成的像在过的前上方的空中的，这样就将车内乘客的像与路上行人分离开来，司机就不会出现错觉。大型客车较大，前窗离地面要比小汽车高得多，及时前窗竖直装，像是与窗同高的，而路上的行人不可能出现在这个高度上，所以司机也不会将乘客在窗外的相遇路上的行人相混。 现在，人类所有令人惊叹的科学技术成就，如克隆羊、因特网、核电站、航天技术等，无不是建立在早期的科学家们对身边琐事进行观察并研究的基础上的，在学习中，同学们要树立科学意识，大处着眼、小处着手，经历观察、思考、实践、创新等活动，逐步掌握科学的学习方法，训练科学的思维方式，不久你就会拥有科学家的头脑，为自己今后惊叹不已的发展，为今后美好的甚或打下坚实的基础。