文档介绍：工业系统的测量
陈永森
工程训练中心
2004年12月
《工程训练》之一
讲义 V
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力的测量与差动放大
第五讲力的测量与差动放大引言
力的现象随处可见,小到一只蚊子翅膀的拍动,大到一辆货车的重量
灵巧机械手:为了防止机械手抓取鸡蛋时把鸡蛋捏碎,需要测量哪些物理量?如何测量?
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力的测量与差动放大工程训练》——*
第五讲力的测量与差动放大引言——制作一个力的传感器
力会引起什么变化?
如何把力转换成电信号(u/i/R/C/L/B)?
弹簧秤:力位移
电阻应变片:力电阻
压电陶瓷:力电压
弹簧+滑动变阻器:力电阻
振动:变化的力变化的电信号
空间力的测量:6个自由度力的解耦
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力的测量与差动放大工程训练》——*
第五讲力的测量与差动放大引言
本讲探讨力的测量。力的测量方法很多,实验中,我们使用电阻应变原理来测量。
在测量之前,我们经常在机械上对力进行处理,比如利用杠杆机构进行力的放大。
在信号的调理中,常见一个微弱的信号夹杂在一个很大的直流电平中,而只有微弱信号是有用的,所以要进行微弱信号的提取,这在《信号处理》中有深入的探讨。在此处,我们使用一种简单的方法——电桥来处理。
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力的测量与差动放大工程训练》——*
第五讲力的测量与差动放大本讲内容(2课时)
力的测量方法
杠杆机构
电阻应变原理
差动原理
训练内容:握力的测量
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力的测量与差动放大工程训练》——*
§ 杠杆机构
杠杆机构:实现力的“传递”和放大。
机构:实现力或运动的“传递”与变换的装置。
——机械上的变换
其它常见的机构:
带轮、链轮、齿轮、齿轮齿条、丝杆螺母
放大:
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力的测量与差动放大工程训练》——*
§ 电阻应变原理
设体积为V。
原长为l0,横截面积为S0;
加力 f 后长度为l,横截面积为S;
长度变化为Dl,电阻变化为Dr
胡克定律
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力的测量与差动放大工程训练》——*
§ 电阻应变原理把电阻的变化转换成电信号的变化
电压
问题: 有用信号 Du 很小,且夹杂在一个很大却无用的U0上,结果看到的基本是U0“大数吃小数”:103+≈103
如何把加力后电压的变化 Du 从 u 中取出来?
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力的测量与差动放大工程训练》——*
§ 差动原理海面浪高的测量
以海底为基准:
误差很大,甚至无法测量
以海平面为基准:
easy to do
关键
“基准”的选取
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力的测量与差动放大工程训练》——*
§ 差动原理电桥——为电路选一个基准
问题:uab很小(几毫伏),如果需要放大到几伏,该选取什么调理电路?
常画成
基准
数学中相减,
电路中:电势差
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力的测量与差动放大工程训练》——*