第2章力压力传感器ppt课件.ppt

《第2章力压力传感器ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章力、压力传感器1了解力的概念及力的测量原理。掌握常用力、压力传感器的测量原理。熟悉应变式、压电式、电容式、电感式等传感器的应用。学习要点22.1概述2.2弹性敏感元件2.3电阻应变式传感器2.4压电式传感器2.5电容式传感器2.6电感式传感器2.7压阻式压力传感器本章小结复习思考题主要学习内容返回主目录32.1概述力是物质之间的一种相互作用物体之间相互作用的结果使物体产生变形；在物体内产生应力、应变；改变物体的机械运动状态；改变物体所具有的动能和势能。4力传感器的组成力是一种非电物理量，不能用电工仪表直接测量，需要借助某一装置将力转换为电量进行测量，能实现这

2、一功能的装置就是力传感器。力传感器主要由力敏感元件、转换元件和测量电路组成。如图2-1所示。图2-1力传感器测量示意图5力的计量单位及测量原理力的计量单位为牛顿力的测量的原理力的静力效应力的动力效应指弹性物体受力后产生变形的一种物理现象。由胡克定律知：如在弹性范围内,弹性物体在力的作用下产生的变形（x），与所受的力F成正比(k为弹性元件的劲度系数)。因此，只要通过一定的手段测出物体的弹性变形量，就可间接确定物体所受力的大小。指具有一定质量的物体受到力的作用时，其动量将发生变化，从而产生相应加速度的物理现象。由牛顿第二定律可知：当物体质量（m）确定后，物体受到的力（

3、F）与所产生的加速度（a）成单值对应关系。只要测出物体的加速度，就可间接测得物体所受到力的大小。6测量力的方法其中大多需要弹性敏感元件或其它敏感元件的转换。测量力的方法电阻式（电位器式、电阻应变片式）电感式（自感、互感、涡流）电容式压电式压磁式压阻式返回本章目录72.2弹性敏感元件弹性敏感元件把力或压力转换成了应变或位移,然后再由转换电路将应变或位移转换成电信号。弹性敏感元件是力传感器中一个关键性的部件，应具有良好的弹性、足够的精度,应保证长期使用和温度变化时的稳定性。82.2.1弹性敏感元件的特性1.刚度——抵抗变形的能力刚度是弹性元件在外力做用下变形大小的量度

4、，一般用表示式中F——作用在弹性元件上的外力x——弹性元件产生的变形（2-1）92.灵敏度灵敏度——弹性敏感元件在单位力作用下产生变形的大小，在弹性力学中称为弹性元件的柔度。它是刚度的倒数,用K表示（2-2）在测控系统中希望它是常数103.弹性滞后实际的弹性元件在加载、卸载的正反行程中变形曲线是不重合的，这种现象称为弹性滞后现象，它会给测量带来误差。如图2-2所示。原因：弹性元件在工作过程中分子间存在内摩擦。当比较两种弹性材料时，应都用加载变形曲线或都用卸载变形曲线来比较，这样才有可比性。图2-2弹性滞后114.弹性后效当载荷从某一数值变化到另一数值时,弹性元件变

5、形不是立即完成相应的变形，而是经一定的时间间隔逐渐完成变形的，这种现象称为弹性后效。图2-3弹性后效弹性后效造成的结果由于弹性后效的存在，弹性敏感元件的变形始终不能迅速地跟上力的变化，在动态测量时将引起测量误差。造成这一现象的原因是由于弹性敏感元件中的分子间存在内摩擦。125.固有振荡频率弹性敏感元件都有自己的固有振荡频率f0,它将影响传感器的动态特性。传感器的工作频率应避开弹性敏感元件的固有振荡频率，往往f0希望较高。在f0会发生共振.132.2.2弹性敏感元件的分类弹性敏感元件分类力转换为应变或位移的变换力的弹性敏感元件。压力转换为应变或位移的变换压力的弹性敏

6、感元件。141.变换力的弹性敏感元件图2-4变换力的弹性敏感元件152.变换压力的弹性敏感元件图2-5变换压力的弹性敏感元件16(1)弹簧管　弹簧管又叫布尔登管，它是弯成各种形状的空心管，管子的截面形状有许多种，但使用最多的是C形薄壁空心管。如图2-5a所示。C形弹簧管的一端密封但不固定，成为自由端，另一端连接在管接头上且固定。当流体压力通过管接头进入弹簧管后，在压力F作用下，弹簧管的横截面力图变成圆形截面，截面的短轴力图伸长。使弹簧管趋向伸直，一直伸展到管弹力与压力的作用相平衡为止。这样自由端便产生了位移。通过测量位移的大小，比可得到压力的大小。(1)弹簧管17

7、18各种波纹管敏感元件的外形波纹管是有许多同心环状皱纹的薄壁圆管返回本章目录192.3电阻应变式传感器电阻应变式传感器是一种利用电阻材料的应变效应，将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。202.3.1  电阻应变片的结构电阻应变片的

8、作用是把导