第八讲力、扭矩、压力的测量.pptx

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1、第八讲第八讲 力、扭矩、压力的测量力、扭矩、压力的测量1 力的测量力的测量2 扭矩的测量扭矩的测量3 压力的测量压力的测量概述概述 力是机械零件最基本和最常见的工作载荷。力是机械零件最基本和最常见的工作载荷。n 力的测量力的测量介绍应力、应变测量的布片组桥方案；介绍应力、应变测量的布片组桥方案； 应变式弹性敏感元件；应变式弹性敏感元件； 其它类型测力传感器的变换原理。其它类型测力传感器的变换原理。n 应变式扭矩测量及其信号传输的方法，其它扭矩测量传感器的应变式扭矩测量及其信号传输的方法，其它扭矩测量传感器的变换原理。变换原理。n 压力测量的基本概念及常用压力测量传感器的工作原理。压力测量的基本

2、概念及常用压力测量传感器的工作原理。 第一节第一节 力的测量力的测量力的测量方法可以归纳为利用力的力的测量方法可以归纳为利用力的和和两种。两种。 力的静力效应使物体力的静力效应使物体产生产生变形变形，通过测定物体的变形量，通过测定物体的变形量来确定力值。例如，可用差动来确定力值。例如，可用差动变压器方法测定弹性体变形达变压器方法测定弹性体变形达到测力的目的；也可到测力的目的；也可利用与力利用与力有关的物理效应有关的物理效应，如压电效应、，如压电效应、压磁效应等压磁效应等。 力的动力效应使物体产生加速力的动力效应使物体产生加速度度，测定了物体的质量及所获得的，测定了物体的质量及所获得的加速度大小

3、就测定了力值。在重力加速度大小就测定了力值。在重力场中地球的引力使物体产生重力加场中地球的引力使物体产生重力加速度，因而可以用已知质量的物体速度，因而可以用已知质量的物体在重力场某处的重力来体现力值。在重力场某处的重力来体现力值。例如基准测力机等。例如基准测力机等。电阻应变计电阻应变计及其工作特性及其工作特性 电阻应变计又称电阻应变片，工作原理基于导体的电阻应变计又称电阻应变片，工作原理基于导体的应变效应应变效应。 在实际测量中，一些非测量因素如温度、湿度等也会引起应变计阻值的在实际测量中，一些非测量因素如温度、湿度等也会引起应变计阻值的变化，其影响程度有时甚至超过测量因素。因此有必要研究应变

4、计的测量变化，其影响程度有时甚至超过测量因素。因此有必要研究应变计的测量性能及非测量因素对测量精度的影响。性能及非测量因素对测量精度的影响。1)应变计的灵敏系数应变计的灵敏系数 将应变计安装在处于单向应力状态的试件表面，应变计电阻值的相对变将应变计安装在处于单向应力状态的试件表面，应变计电阻值的相对变化（化（R/R）与其轴向应变）与其轴向应变()的比值称为应变计的灵敏系数（的比值称为应变计的灵敏系数（K）。）。K值由值由抽样试验确定，试验精度要求较高时，可用等强度梁或等弯距梁标定。抽样试验确定，试验精度要求较高时，可用等强度梁或等弯距梁标定。2)可测应变范围可测应变范围 应变计的最小可测应变量

5、决定于应变计的灵敏系数及测量仪器的灵敏度，应变计的最小可测应变量决定于应变计的灵敏系数及测量仪器的灵敏度，常用应变仪可测最小应变为微应变，记作常用应变仪可测最小应变为微应变，记作1（1=10-6）。可测最大应变）。可测最大应变取决于应变计的强度、线性范围及粘结剂的效能。取决于应变计的强度、线性范围及粘结剂的效能。第一节第一节 力的测量力的测量 应变计的电阻温度系数是其安装在试件上时单位温度变化所产生的电阻应变计的电阻温度系数是其安装在试件上时单位温度变化所产生的电阻相对变化量。相对变化量。电阻应变计的热输出是不能忽略的电阻应变计的热输出是不能忽略的，可利用电桥特性进行温可利用电桥特性进行温度补

6、偿度补偿，也可采用温度自补偿应变计。，也可采用温度自补偿应变计。3)温度的影响温度的影响 电阻应变计的敏感栅有电阻应变计的敏感栅有横向横向的部分，其对应变计电阻变化的影响与的部分，其对应变计电阻变化的影响与纵向纵向部分不同。应变计的横向灵敏系数与纵向灵敏系数的比值称为部分不同。应变计的横向灵敏系数与纵向灵敏系数的比值称为横向效应系横向效应系数数。箔式应变计的横向效应可以忽略。丝式应变计的使用条件与其标定条。箔式应变计的横向效应可以忽略。丝式应变计的使用条件与其标定条件不同时，要考虑对测量结果作修正。件不同时，要考虑对测量结果作修正。4)应变计的横向效应应变计的横向效应第一节第一节 力的测量力的

7、测量第一节第一节 力的测量力的测量一、应力、应变的测量一、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测量构件的表面应变，根据应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。变和应力、力之间的关系，确定构件的受力状态。 第一节第一节 力的测量力的测量电桥的和差特性电桥的和差特性应变片采用电桥时，输出电压为应变片采用电桥时，输出电压为 ：13241234oiR RR RuuRRRR若在力作用下所产生的电阻变化分别为若在力作用下所产生的电阻变化分别为R1、R2、R3和和R4，初始状态电桥的各臂阻值相等，初始状态电桥的各臂阻值相等，即即R1=R2=R3=R4=R

8、，且考虑到，且考虑到Rh2，这样，这样h2可忽略不计，在读数时可忽略不计，在读数时只需读一边液柱高度，误差比只需读一边液柱高度，误差比U形压差计减少一形压差计减少一半。半。第三节第三节 压力的测量压力的测量l 倾斜式压差计倾斜式压差计 倾斜式压力计是将倾斜式压力计是将U形压差计或单管形压差计或单管压力计的玻璃管与水平方向作压力计的玻璃管与水平方向作角度的角度的倾斜。它使读数放大了倾斜。它使读数放大了1/sin倍。倍。第三节第三节 压力的测量压力的测量l 弹簧管压力计弹簧管压力计 被测压力由接头被测压力由接头9进入弹簧管进入弹簧管1，导致自由端，导致自由端B向右上方扩张，通向右上方扩张，通过拉杆

9、过拉杆2使锥齿轮使锥齿轮3作逆时针偏转，从而使中心齿轮作逆时针偏转，从而使中心齿轮4带动同轴的指带动同轴的指针针5作顺时针偏转，在标尺板作顺时针偏转，在标尺板6上指示出被测压力的数值。游丝上指示出被测压力的数值。游丝7用用来克服锥齿轮和中心齿轮的间隙，调整螺钉来克服锥齿轮和中心齿轮的间隙，调整螺钉8用来改变压力计的量用来改变压力计的量程。程。 1弹簧管；弹簧管；2拉杆；拉杆；3锥齿轮；锥齿轮；4中心齿轮；中心齿轮；5指针；指针；6标尺板；标尺板；7游丝；游丝；8调整螺钉；调整螺钉；9接头。接头。第三节第三节 压力的测量压力的测量l 压阻式压力计压阻式压力计 压阻式压力计由外壳、硅膜压阻式压力计

10、由外壳、硅膜片和引线等组成。其核心部分片和引线等组成。其核心部分是做成杯状的硅膜片。在硅膜是做成杯状的硅膜片。在硅膜片上，用半导体工艺中的扩散片上，用半导体工艺中的扩散掺杂法做成四个相等的电阻，掺杂法做成四个相等的电阻，接成全桥，并用引线引出。接成全桥，并用引线引出。 四个电阻中，其中两片受拉应力，另外两片受压应力。膜片的四个电阻中，其中两片受拉应力，另外两片受压应力。膜片的一侧是高压腔，与被测系统相连接；另一侧是低压腔，通常和大一侧是高压腔，与被测系统相连接；另一侧是低压腔，通常和大气相通。当膜片两侧存在压力差而发生形变时，膜片上各点产生气相通。当膜片两侧存在压力差而发生形变时，膜片上各点产生应力，电桥失去平衡，输出相应的电压，其电压值就反映了膜片应力，电桥失去平衡，输出相应的电压，其电压值就反映了膜片所受的压力差值。所受的压力差值。 第三节第三节 压力的测量压力的测量l 霍尔式压力计霍尔式压力计 第三节第三节 压力的测量压力的测量