测试技术及应用-第十三讲.pdf

1 下篇 测试技术的工程应用 2 第七章 力和力矩的测量 3 7.1 力的测量原理 由胡克定律可知，当弹性物体在力的作用下产生变形 时，若在弹性的范围内，物体所产生的变形量与所受的力 值成正比。 因此，只需要通过一定手段测出物体的弹性变形量， 就可间接地确定物体所受力的大小，故通过测量测力传感 器中“弹性元件”的变形量，便可间接获得力值。 4 由牛顿第二定律可知，当物体质量确定后，该物体所 受的力和所产生的加速度，二者之间具有确定的对应关 系。 只需要测出物体的加速度，就可间接测得受力的大 小，故通过测量力传感器中质量块的加速度便可间接获 得力值。一般而言，在机械工程中，大部分测力方法都 是基于物体受力变形的效应。 5 7.2 应力、应变的测量 一、应变的测量 应变测量： 是通过电阻应变片，先测出构件表面的应变，再 根据应力、应变的关系来确定构件表面应力状态的一 种试验应力分析方法。 应变测量在工程中常见的测量方法之一是应变电测法。 6 1．应变测量原理 应变电测法的测量系统主要由电阻应变片、测量电 路、显示与记录仪器或计算机等设备组成，如图7-1所 示。 图7-1 应变测试框图 7 2 ．应变测量装置 应变测量装置 也称为电阻应变仪，它由电桥、前置放大器、 功率放大器、相敏检波器、低通滤波器、振荡器和 稳压电源组成。 电阻应变仪将应变片电阻的变化转换为电压 （或电流）的变化，然后通过放大器将此微弱的 信号（或电流）进行放大，以便指示和记录。 8 电阻应变仪中的电桥是将电阻、电感、电容等参数的 变化转变为电压或电流输出的一种测量电路。其输出既可 用指示仪表直接测量，也可以送入放大器进行放大。 根据被测应变的性质和工作频率的不同，可采用不同 的应变仪。 以静态应变测量为主，兼作200 Hz 以下的低频动态测量 可采用静态电阻应变仪。 0～2 kHz范围的动态应变，可采用动态电阻应变仪， 这类应变仪通常具有4～8通道。 测量0～20 kHz 的动态过程和爆炸、冲击等瞬态变化过 程，可采用超动态电阻应变仪。 9 应变仪中多采用交流电桥，供桥电源为交流电压，四个 桥臂均为电阻，由可调电容来平衡分布电容。电桥输出电 压可用式(7-1)来计算，即 ue R1 R2 R3 R4  u0      (7-1) 4  R R R R  R R 其中，u 为供桥电源；R 为四个桥臂的标称电阻； 、 e 1 2 、 R3 R4 分别为各桥臂的电阻变化。 当各桥臂应变片的灵敏度S 相同时，式(7-1)可改写为 10 u u e S (    )