第三章 力学量检测技术3.pptVIP

信息采集技术;信息采集技术;信息采集技术;信息采集技术;信息采集技术;信息采集技术;磁电式力平衡测力系统;2. 测位移法 在力作用下，弹性元件产生变形，测位移法通过测量未知力所引起的位移，从而间接地测得未知力值。  图 电容式测力装置; 图示是电容传感器与弹性元件组成的测力装置。 图中，扁环形弹性元件内腔上下平面上分别固连电容传感器的两个极板。 在力作用下，弹性元件受力变形，使极板间距改变，导致传感器电容量变化。用测量电路将此电容量变化转换成电信号，即可得到被测力值。 通常采用调频或调相电路来测量电容。 这种测力装置可用于大型电子吊秤。;图 差动变压器式测力装置;3. 利用某些物理效应测力 物体在力作用下会产生某些物理效应，如应变效应，压磁效应，压电效应等，可以利用这些效应间接检测力值。各种类型的测力传感器就是基于这些效应。;信息采集技术;信息采集技术; 图给出了常见的柱形、筒形、梁形弹性元件及应变片的贴片方式。图3-25(a)为柱形弹性元件；图3-25(b) 为筒形弹性元件；图3-25(c) 为梁形弹性元件。 几种弹性元件及应变片贴片方式;信息采集技术;信息采集技术;图 压磁式传感器;信息采集技术;信息采集技术;信息采集技术;(2) 能量转换法 依据能量守恒定律，通过测量其他形式能量如电能、热能参数来测量旋转机械的机械能，进而求得转矩的方法即能量转换法。 从方法上讲，能量转换法实际上就是对功率和转速进行测量的方法。能量转换法测转矩一般只在电机和液机方面有较多的应用。 间接测量方法，应用于电机方面。 ;(3) 传递法 递法是指利用弹性元件在传递转矩时物理参数的变化与转矩的对应关系来测量转矩的一类方法。 本节介绍基于传递法原理的几种转矩测量方法和仪器。;31. 应变式转矩测量 应变式转矩测量仪通过测量由于转矩作用在转轴上产生的应变来测量转矩。 根据材料力学的理论，转轴在转矩M的作用下，其横截面上最大剪应力τmax与轴截面系数W和转矩M之间的关系为: ;τmax无法用应变片来测量，但与转轴中心线成±45?夹角方向上的正负主应力和的数值等于τmax，即 ; 图为应变片式转矩传感器，在沿轴向±45?方向上分别粘贴有四个应变片，感受轴的最大正、负应变，将其组成全桥电路，则可输出与转矩M成正比的电压信号。这种接法可以消除轴向力和弯曲力的干扰。; 应变式转矩传感器结构简单，精度较高。贴在转轴上的电阻应变片与测量电路一般通过集流环连接。集流环有电刷-滑环式、水银式和感应式等。集流环存在触点磨损和信号不稳定等问题，不适于测量高速转轴的转矩。 近年来，巳研制出遥测应变式转矩仪，它在上述应变电桥后，将输出电压用无线发射的方式传输，有效地解决了上述问题。;2. 压磁式转矩传感器 铁磁材料制成的转轴，具有压磁效应，在受转矩作用后，沿拉应力+ 方向磁阻减小，沿压应力- 方向磁阻增大。; 当转轴受转矩作用时，其表面上出现各向异性磁阻特性，磁力线将重新分布，而不再对称，因此在铁芯B的线圈上产生感应电势。转矩愈大，感应电势愈大，在一定范围内， 感应电势与转矩成线性关系。这样就可通过测量感应电势e来测定轴上转矩的大小。; 根据材料力学，在转矩M作用下，转轴上相距L的两横截面之间的相对转角?为: 式中 G为轴的剪切弹性模量。;(1)光电式转矩传感器 ; 光电式转矩传感器如图3-30所示。在转轴上安装两个光栅圆盘，两个光栅盘外侧设有光源和光敏元件。 无转矩作用时，两光栅的明暗条纹相互错开，完全遮挡住光路，因此放置于光栅一侧的光敏元件接收不到来自光栅盘另一侧的光源的光信号，无电信号输出。 当有转矩作用于转轴上时，由于轴的扭转变形，安装光栅处的两截面产生相对转角，两片光栅的暗条纹 逐渐重合，部分光线透过两光栅而照射到光敏元 件上，从而输出电信号。转矩越大，扭转角越大， 照射到光敏元件上的光越多，因而输出电信号也 越大。;(2) 相位差式转矩传感器 图所示是基于磁感应原理的磁电相位差式转矩传感器。; 它在被测转轴相距L的两端处各安装一个齿形转轮，靠近转轮沿径向各放置一个感应式脉冲发生器(在永久磁铁上绕一固定线圈而成)。 当转轮的齿顶对准永久磁铁的磁极时，磁路气隙减小，磁阻减小，磁通增大； 当转轮转过半个齿距时，齿谷对准磁极，气隙增大，磁通减小，变化的磁通