文档介绍：力学量检测技术
测力传感器及其应用
1. YDS-781型压电式单向力传感器
图7-1是YDS-781型压电式单向力传感器的结构， 它主要用于变化频率中等的动态力的测量， 如车床动态切削力的测试。 被测力异性。
图7-9是磁致伸缩式扭矩传感器工作原理图。 为了检测扭转轴由于扭转产生的磁场， 在离扭转轴表面1～2 mm处设置有两个交叉90°的铁芯1和2， 在铁芯1上绕有励磁线圈， 在铁芯2上绕有感应线圈。 两个线圈与检测电路组成一个磁桥。
图7-9 磁致伸缩式扭矩传感器工作原理图
（a） 结构原理； （b） 桥路原理
鉴于以下优点，磁致伸缩式扭矩传感器被广泛应用于大型动力机械的扭矩测量。
（1） 可实现非接触测量，避免了接触测量需经常检修的麻烦，也没有电刷和集流环产生的干扰信号，因而工作可靠， 坚固耐用。
（2） 对扭转轴的材质要求不高，一般采用低碳钢即可。
（3） 当扭转轴切应力在3000 N/cm2以下时，输出电势与扭矩呈线性关系， 测量误差较小。
4) 磁电式扭矩传感器
磁电式扭矩传感器是根据磁电转换和相位差原理制成的， 它可以将转矩力学量转换成有一定相位差的电信号。
图7-10为磁电式扭矩传感器的工作原理图。 在驱动源和负载之间的扭转轴的两侧安装有齿形圆盘， 它们旁边装有相应的两个磁电传感器。 传感器的检测元件部分由永久磁铁、 感应线圈和铁芯组成。 永久磁铁产生的磁力线与齿形圆盘交链， 当齿形圆盘旋转时， 圆盘齿凸凹引起磁路气隙的变化， 于是磁通量也发生变化， 在线圈中感应出交流电压， 其频率等于圆盘上齿数与转数的乘积。
图7-10 磁电式扭矩传感器的工作原理图
电子皮带秤
电子皮带秤是一种能连续称量散状颗粒物料重量的装置， 它不但可以对某一瞬间在输送带上的输送物料重量进行称重， 而且还可以在某段时间内对输送的物料总重进行称重。 因此， 电子皮带秤在建材水泥、 煤矿、 冶金化工和粮仓、 码头等场合中得到了普遍的应用。
电子皮带秤的工作原理如图7-11所示， 电子皮带秤主要由称重桥架与称重传感器、 测速传感器、 称重仪表等组成； 皮带秤上使用着两个传感器， 一个是测力传感器， 它通过皮带下方的称架感受称量区间L的物料重量； 另一个为测速传感器， 它和皮带导轮同轴， 当皮带传动时， 通过导轮随动检测皮带的运行速度。
图7-11 电子皮带秤工作原理图
在电子皮带秤某一称量区间的物料重量为
W（t）=q（t）L
（7-3）
式中， W（t）为L区间的物料重量； q（t）为皮带单位长度上的物料重量； L为区间长度。
皮带在单位时间内的输送量为
Q（t）=Lq（t）v（t）
（7-4）
式中，Q（t）为单位时间里的输送物料的重量；v（t）为皮带速度。
这样， 只要将测力传感器输出经放大的信号U1和测速传感器经频率/电压转换电路输出的信号U2经乘法器相乘， 便可得知皮带在单位时间内的输送量。将此值经积分
电子计价秤
电子计价秤通常是指称量范围在3～30 kg内带有计价功能的商用案秤。 一般电子秤的外形图如图7-12所示。 在前面的三个数字显示窗口中， 左面的为质量显示， 中间的为商品单价显示， 右面的为计价显示。 通过键盘可输入商品单价， 称量物品后， 计价显示窗口便显示金额。
图7-12 电子计价秤的外形图
1） 称重传感器
电子计价秤通常选用如图7-13所示的以铝合金为材料的双复梁式结构的称重传感器。 其中， （a）为双连椭圆孔构成应力集中合理的力学结构， 秤盘用悬臂梁端部上平面的两个螺孔紧固； （b）为用四连孔构成应力集中合理的力学结构， 秤盘用悬臂梁端部侧面的两个螺孔紧固， 中间圆孔安插过载保险支杆。 以上两种结构形式的称重传感器均可通过锉磨修正四角误差。 当称重传感器受外力F作用时， 产生平行四边形变形， 四个应变片分别粘贴在变形较大的部位， 电阻值随之变化。 当外载荷改变时， 由四个电阻应变片组成的电桥输出电压与外加载荷成正比。
图7-13 双复梁式称重传感器
（a） 双连椭圆孔结构； （b） 四连孔结构
表7-1 15 kg铝合金传感器的技术性能要求
2） 称重显示器
下面以市场上最多的R208A型为例介绍称重显示器的主要性能和各部分的工作原理。
（1） 传感器电源： 为降低成本、 简化结构， 传感器电源与运算放大器共用一个电源， 通常采用三端式集成稳压源(如7815)产生15 V直流， 该电源还是A/D转换器的基准电压