应变、力检测.pptVIP

第七章 应变、力检测 广州铁路职业技术学院机电系 制作 第七章 应变、力检测 本章内容包括四个项目和两个拓展实训，通过项目和拓展实训掌握应变和力的自动检测技术基本知识。以电子秤制作项目为引导，学习常用测力传感器工作原理和测量线路，形成测量仪器并对其进行标定。 拓展实训是对本章基本知识的补充应用，以高分子材料的应用和压电加速度传感器测振动为拓展实训，学会应用测力传感器组成实际测量系统，加深传感器特性参数的理解。 项目七 应变、力检测 1. 项目目的 1）掌握应变、力检测传感器的种类。 2）掌握应变片式力传感器的工作原理、应用场 合、使用及选用。 3）掌握压电传感器的工作原理、应用场合、使用及选用。 4）掌握传感器的标定方法。 一. 项目介绍 2. 项目条件 各类测力传感器及显示装置，应变、力发生装置。 3. 项目内容及要求 通过设计和连接组成应变、力检测系统，学会查阅学习资料，合理选择应变、力传感器，并掌握电阻应变式传感器的工作原理、测量电路、粘贴要领、补偿方式，应用电阻应变式传感器电子秤的连接方式和调试，压电传感器的工作原理、应用场合、使用及选用。 项目细分为四个工作任务，任务要求具体见表 项目七 应变、力检测 项目七 应变、力检测 1. 应变、力测量的基本概念 力是物质之间的一种相互作用。物体之间相互作用的结果是：使物体产生变形，在物体内产生应力、应变；同时也可以改变物体的机械运动状态，或改变物体所具有的动能和势能。力是一种非电物理量。 力的计量单位为牛顿： 力学量包括：力、力矩、应力、加速度、振动、质量和称重、转速等。 将力学量转换成电量的装置称为力传感器，力传感器包括称重传感器、拉力传感器、荷重传感器、气压传感器、力矩传感器等。检测力的传感器按其原理分主要有电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、压阻式传感器、电感式传感器等。 2. 力传感器的组成 力是一种非电物理量，不能用电工仪表直接测量，需要借助某一装置将力转换为电量进行测量，能实现这一功能的装置就是力传感器。力传感器主要由力敏感元件、转换元件和测量电路组成。如图所示。 3. 测量力的方法 其中大多需要弹性敏感元件或其它敏感元件的转换。 应变式力传感器 电阻应变式传感器 称重传感器在整个传感器大家庭中是历史最长，应用最广，技术相对成熟。目前市场上的力传感器大都是应变式力传感器。它可将拉力、压力、扭矩、加速度、振动、频率等非电量转 换成电量。在应变式传感器中敏感元件一般为各种弹性元件，传感元件就是应变片，其非线性可以在0.05%以内。如果与其配用的电子测量仪表也具有相当高的精度和稳定性，则总的测量精度可达±0.1%以内。 1．电阻应变片基础知识 电阻应变片是能将被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。它是基于电阻应变效应而制成的。依据应变效应，而构建出导体的电阻变化与变形之间的量值关系，即求取电阻应变片的应变灵敏度的数学表达式。 设一根长度为l，截面积为A，电阻率为ρ的金属丝，其电阻R的阻值为： 由力学知识可得： 3．电阻应变片的种类、结构与类型 电阻应变片（简称应变片）的基本结构如图所示。图中L为敏感栅沿轴向测量变形的有效长度（即应变片的标距），b为敏感栅的宽度（即应变片的基宽）。 应变片主要有金属应变片和半导体应变片两类。金属片有丝式、箔式、薄膜式三种，其结构如图所示。其中金属丝式应变片使用得最早，有纸基型、胶基型两种。金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱落，但其价格便宜，广泛用于应变、应力的大批量、一次性低精度的实验。 4． 应变片的粘贴技术 应变片在使用时通常是用粘合剂粘贴在弹性元件或试件上，正确的粘贴工艺对保证粘贴质量、提高测试精度起着重要的作用。因此应变片在粘贴时，应严格按粘贴工艺要求进行。基本步骤如下： （1）应变片的检查 对所选用的应变片进行外观和电阻的检查。观察线栅或箔栅的排列是否整齐、均匀，是否有锈蚀以及短路、断路和折弯现象。测量应变片的电阻值，检查阻值、精度是否符合要求，对桥臂配对用的应变片，电阻值要尽量一致。 （2）试件的表面处理 为了保证一定的粘合强度，必须将试件表面处理干净，清除杂质、油污及表面氧化层等。粘贴表面应保持平整，表面光滑。最好在表面打光后，采用喷砂处理，面积约为应变片的3~5倍。 （3）确定贴片位置 在应变片上标出敏感栅的纵、横向中心线，粘贴时应使应变片的中心线与