文档介绍：力、扭矩、压力测量的目的:
力是最基本和最常见的工作载荷,也是其他载荷形式和有关物理量(弯矩、扭矩、应力、功、功率及刚度等)的基本因素;
通过力、扭矩和压力的测量,分析构件的受力状况和工作状态,验证设计计算,确定工作过程和某些物理现象的机理。
在国际单位制中,力是一个导出量,由质量和加速度的乘积来定义。力的基准量取决于质量、时间和长度的基准量。
序(Introduction)
力的测量(Measurement of Force)
力的测量方法
静力效应测力
动力效应测力
例如,用差动变压器、激光干涉等方法来测定弹性体变形或利用与力有关的物理效应,如压电效应、压磁效应等达到测力的目的。
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。
例如基准测力机等。
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。
力的动力效应使物体产生加速度,测定了物体的质量及所获得的加速度大小就测定了力值。
应力、应变的测量(Measurement of Stress and Strain)
应力、应变测量方法
应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。
电阻应变仪的分类
静态电阻应变仪
用以测量静态载荷下的应变,以及变化十分缓慢或变化后能很快稳定下来的应变;
工作频率为0~200 Hz,用以测量静态应变或频率在200 Hz以下的低频动态应变;
静动态电阻应变仪
动态电阻应变仪
工作频率为0~2 000 Hz,用以测量2 000 Hz以下的动态应变;
超动态电阻应变仪
工作频率为0~20 000 Hz,用以测量爆炸冲击等瞬态变化过程下的超动态应变。
力的测量(2/23)
应变片布片和组桥方法
在应变仪中,电桥将被测应变转化为电压输出,再经过放大、相敏检波、A/D转换等处理,最后显示被测应变数值。
ui
R2
R3
R1
R4
uo
桥臂电阻R1、R2、R3、R4在力作用下所产生的阻值变化分别为R1、R2、R3、R4,若 R1=R2=R3=R4 ,且只考虑微应变,则:
如果各桥臂应变片的灵敏度Sg相同,则有:
力的测量(3/23)
表中符号说明:Sg —应变片的灵敏度;ui —供桥电压;—被测件的泊松比; r —应交仪读数,即指示应变; —所要测量的机械应变值。
拉伸(压缩)应变测量
序号
受力状态简图
应变片数量
电桥组合形式
温度补偿情况
电桥输出电压
测量项目及应变值
特点
电桥形式
电桥接法
1
2
半
桥
式
R1
与
R2
同
温
拉(压)应变
=r
不能消除弯矩的影响
2
2
互
为
补
偿
拉(压)应变
输出电压提高到(1+)倍,不能消除弯矩的影响
F
F
R1
R2
F
F
R1
R2
a
b
c
R1
R2
力的测量(4/23)
表中符号说明:Sg —应变片的灵敏度;ui —供桥电压;—被测件的泊松比; r —应交仪读数,即指示应变; —所要测量的机械应变值。
序号
受力状态简图
应变片数量
电桥组合形式
温度补偿情况
电桥输出电压
测量项目及应变值
特点
电桥形式
电桥接法
3
4
半
桥
式
R1
R2 R'1 R'2
四
片
同
温
拉(压)应变
=r
可以消除弯矩的影响
4
4
全
桥
式
拉(压)应变
=r/2
输出电压提高一倍,且可消除弯矩的影响
F
F
R1
R2
R'1
R'2
a
b
c
R1
R2
R'1
R'2
a
b
c
d
R1
R2
R'1
R'2
(续)
力的测量(5/23)
表中符号说明:Sg —应变片的灵敏度;ui —供桥电压;—被测件的泊松比; r —应交仪读数,即指示应变; —所要测量的机械应变值。
序号
受力状态简图
应变片数量
电桥组合形式
温度补偿情况
电桥输出电压
测量项目及应变值
特点
电桥形式
电桥接法
5
4
半
桥
式
互
为
补
偿
拉(压)应变
输出电压提高(1+)倍,且可消除弯矩的影响
6
4
全
桥
式
拉(压)应变
输出电压提高到 2 ( 1 + )倍,且可消除弯矩的影响
a
b
c
R1
R3
R2
R4
a
b
c
d
R1
R3
R2
R4
(续)
F
F
R1
R3
R2 (R4)
R2
R4
F