力、扭矩、压力的测量

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1、第六章应变、应力、力、扭矩、压力的测量6.0应力应变的测量6.1力的测量6.2扭矩的测量6.3压力的测量6.1应力应变的测量应变、应力、力之间存在函数关系常用敏感元件为电阻应变片，测量应变，输出电压通过标定可计算出应力、力与电压之间的关系6.1应力应变的测量测量应变需用电阻应变仪：1、功能：调幅放大、解调、滤波等2、可接由电阻、电容和电感组成的电桥3、分类：静态电阻应变仪（200Hz以下）动态电阻应变仪（0-2kHz）超动态电阻应变仪（0-20kHz）4、应变仪的电桥特性与电桥的和差特性相似6.1

2、应力应变的测量应变片的布置与桥接方式基本原则：选择主应力最大部位贴片充分利用电桥和差特性进行补偿，并保证灵敏度和线性度是贴片位置应变与外载荷成线性关系6.1应力应变的测量应变片的布置与桥接方式基本原则：选择主应力最大部位贴片，同时考虑应力状态主应力方向不定，可采用花片（报告）充分利用电桥和差特性进行补偿，并保证灵敏度和线性度是贴片位置应变与外载荷成线性关系详细讲解表9-2常用的力测量方法是用应变片和应变仪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。应变仪采用交流电桥时，输

3、出特性与直流电桥(直流电桥的输出特性)类似。应变片的布置和电桥组接(布片组桥)应根据被测量和被测对象受力分布来确定。还应利用适当的布片组桥方式消除温度变化和复合载荷作用的影响。6.1应力应变的测量测量拉伸(压缩)布片组桥方式测量拉伸(压缩)应变时要采用适当的布片组桥方式，以便达到：温度补偿(测轴向拉(压)时的温度补偿)消除弯矩影响(用双工作片消除弯矩的影响)提高测量灵敏度(用四工作片提高测量的灵敏度)的目的。常用应力测量的布片和组桥方式:温度补偿沿构件表面的轴线方向贴工作片R1，在温度补偿板上贴补

4、偿片Rt，组成半桥即可测得轴向应变e。电桥的输出为温度补偿满足条件：补偿板和试件的材料相同；工作片、补偿片完全相同，放在完全相同温度场中，接在相临桥臂。图中沿轴向贴一片应变片,沿横向贴另一片,为工作片补偿法。在拉(压)应变测量中消除弯矩的影响用对称双工作片测轴向拉(压)应变。工作片在上、下表面对称粘贴，由加减特性可知，这样可消除因加载偏心而造成的附加弯矩。其中全桥接法的输出是半桥接法的二倍。用多工作片提高应变测量的灵敏度左图(用四工作片测拉(压)应变)中，布片时省去了温度补偿板。这种方法可得到最大

5、输出应变值，即也可以消除因加载偏心而造成的附加弯矩。6.1应力应变的测量应变片的选择：1、试件测试要求：精度、应变均匀性等2、试件工况：高温、高湿3、应变片的粘贴：录像6.1力的测量测量方法可归纳为利用力的静力效应和动力效应两种。静力效应测力力的静力效应使物体产生变形，通过测定物体的变形量或用与内部应力相对应参量的物理效应来确定力值。如可用差动变压器、激光干涉等方法测定弹性体变形达到测力的目的；也可利用与力有关的物理效应如压电效应、压磁效应等。动力效应测力力的动力效应使物体产生加速度，测定了物体的

6、质量及所获得的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。例如基准测力机等。6.1.2电阻应变式测力装置测量力时可以直接在被测对象上布片组桥，也可以在弹性元件上布片组桥，使力通过弹性元件传到应变片。常用的弹性元件有柱式、梁式、环式、轮辐等多种形式。柱式弹性元件通过柱式弹性元件表面的拉(压)变形测力。应变片的粘贴和电桥的连接应尽可能消除偏心和弯矩的影响，一般将应变片对称地贴在应力均匀的圆柱表面中部。柱式力传感器可以测量0.1

7、~3000吨的载荷，常用于大型轧钢设备的轧制力测量。梁式弹性元件类型有等截面梁、等强度梁和双端固定梁等，通过梁的弯曲变形测力，结构简单，灵敏度较高。等截面梁式弹性元件等截面梁式弹性元件为一端固定的悬臂梁，当力作用在自由端时，刚性端截面的应力最大，而自由端挠度最大，在距受力点为l0的上下表面，沿l向贴电阻应变片R1，R2和R3，R4。粘贴应变片处的应变为等强度梁(等强度梁式力传感器)，梁厚为h，梁长为l，固定端宽为b0，自由端宽为b。梁的截面成等腰三角形，集中力F作用在三角形顶点。梁内各横截面产生的

8、应力是相等的，表面上任意位置的应变也相等，因此称为等强度梁，其应变为用梁式弹性元件制作的力传感器适于测量5,000N以下的载荷，最小可测几克重的力。这种传感器结构简单，加工容易，灵敏度高，常用于小压力测量中。双端固定梁双端固定梁的二端都固定，中间加载荷F，梁宽为b，梁厚为h，梁长为l，应变片粘贴在中间位置，则梁的应变为这种梁的结构在相同力F的作用下产生的挠度比悬臂梁小。环式弹性元件分为圆环式和八角环式。它也是通过元件的弯曲变形测力，结构较紧凑。实际应用如切削测力仪。圆环式在圆环上施