哈工大测试大作业传感器综合应用题目二

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1、第一部分设计任务书题目二传感器综合运用：工件如图所示，要求测量出工件的刚度值，在力厂的作川下头部将产生偏角*(约3度)。力的人小为300N，选择力传感器，及位移传感器，设计测撒方案。作业提示：岛精度的用度测S比较难，可以转换为线位移测fi。G作业要求(1)学生选题吋以多人选一题，但是要求独立完成作业内容。同一测量对象，可以宥多种测量方法，可以用不同传感器。(2)根据被测物理量选用适合的传感器系列；例如尺寸量测量传感器，电阻应变式传感器，电感式传感器，电容传感器，磁电传感器、CCD图像传感器等等。(3)分析

2、所给任务的测量精度，并根据精度指标初选适合该精度的传感器系列；测量精度一般根据被测量的公差带利用的是误差不等式來确定，例如公差带达到10pm时测量精度一般应达到公差带的1?5,即小于2pn。满足此糈度的传感器有电阻应变式传感器，电感式传感器等，侶考虑精度的同时还要考虑量程等其它方面的因素，参考第3章传感器的选用原则一节。(4)测量方法是确定成败的，好的测量方法可以充分发挥传感器的性能。学生耍根据被测量的特点及题目耍求，综合考虑测量方便，适合于批量测量的特点，确定合理的测量方案，并画出测量方案简图，可以配必

3、要的文字说明。第二部分：设计说明书1.基本原理本题目中为了计算工件的刚度值，需耍测量出力的大小和角位移的大小，高精度的角度测量比较难，可以转换为线位移测量，所以本题目屮选择力传感器及位移传感器两个传感器来进行测量位移可以分为线位移和角位移，位移的测量在工程上有广泛的应用，有些场合需要精确地测量零部件的位移或位置，我们在此选择气动测量方法测量位移。气动测量是利用压缩空气作为介质，根据压缩空气在通过测量部位时而产生的流速、流量以及压力的变化量，来间接测量被测对象的位移、变形等参量。这种测量方式的主要特点：1）

4、非接触、测量力小（约为0.05〜1N），适宜于对容易发生变形的薄壁件尺寸的测量；2）放大倍率高，如浮标式量仪可达数千倍，其刻度间隔大，读数方便；3）气动测量所采用的传感器（喷嘴）结构简单，尺、?极小，适合于小孔、深槽等特殊尺寸测量；4）气动测量稳定性好，不磨损，寿命长，使用方便，维修容易等等通过气动测量方法可以测量被加工零件的厚度、孔/_径、轴径、槽宽、槽深、配合间隙，以及圆度、平面度、孔的垂直度、平行度、锥度、孔距等几何尺4和形位参数。下阁为测量内孔垂直度的方式，对于本题目中工件的位移可以通过这种方式来

5、测量，常用的测力方法如下：1）用已知重力或电磁力去平衡被测力，从而直接测得被测力。2）通过测量一个在被测力作用下的已知质量的物体的加速度来间接测量被测力。3）通过测量由被测力产生的流体压力来测得被测力。4）当被测力张紧一振动弦，该弦的固奋频率将随被测力的大小而改变。通过测量该频率的变化来测得被测力。5）通过测量在被测力作用下某弹性元仲的变形或应变來测得被测力。最终我们选择贴应变片的梁式力传感器如上图所示，电阻应变片由于体积小，灵敏度高适应性强等特点在机械制造测量行业获得广泛应用。在运用电阻应变式传感器吋,

6、应注意机械滞£；、蠕变、零漂、绝缘电阻等问题。1.传感器的设计位移传感器采用气动测量方法测量内孔的垂直度，其测量部分如下阁，上下两个喷嘴之问的距离近似接近工件的高度，通过测量出W个喷嘴处流速的变化，则可以得出工件在水平方向的位移在小角度的变化中，可以近似使用公式«tan=A>?/L个力传感器就采用贴应变片的梁式力传感器，且为提高输出电压灵敏度或进行温度补偿，可采用全桥差动电桥。还可以抑制干扰信号。四臂或相邻两臂同时宥某一增量，对电桥输出无影响。使测量所得的力的大小更加准确。且注意结构和粘贴都对称，应变片参

7、数和同，具有较高的灵敏度，温度补偿，消除x和y方向的干扰。梁上的应变片受到竽方向作用力是，一侧应变片受压，一侧应变片受压，得到最终输出通过固定关系式转换，可以得到施加的外力F。最终通过以上两个传感器测量的结果我们吋以计算出工件的倾斜角刚度C=M_=_FL_(pAy/L2.测量方式气动测量的线路图如卜*图，流速计反映出喷嘴与工件之间距离的改变，通过转换可以得到距离的变化值。气系稳压器洗速计測尖（货哦挡板）力传感器的测量方法如图所示1.测量方案简图采取以上措施以后，再经过传感器线性校正以后。测量方案简图如下:

8、工件梁式力传感器气动侧i装置///,•///.//./0=,yy///z./z/性正线校应变片电阻测i装置控制證放大器J"