测试技术(第八章力、力矩和压力的测量)

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1、第八章力、力矩和压力的测量信息与控制学院仪器系1信息与控制学院仪器系18.1概述8.2力的测量8.4压力的测量8.3力矩的测量8.1概述力概念：力是物质之间的相互作用。各种机械运动实质都是力或力矩传递的结果，因此力是最重要的物理量之一。力的效应信息与控制学院仪器系2动力效应：改变物体的机械运动状态或改变物体所具有的动量使物体产生加速度1静力效应：使物体产生变形，在材料中产生应力2力的单位：牛顿（N）8.1概述力矩、转矩、扭矩力矩：力矩是力和力臂的乘积转矩：力矩会使机械零部件转动，也称为转矩对于一个旋转轴，转矩T=F*r，F是在半径r处的切向力扭矩

2、：在转矩的作用下，机械零部件会发生一定程度的扭曲变形，又称为扭转矩单位：牛顿米（N.m）信息与控制学院仪器系38.1概述压力概念：由静止的流体垂直作用在给定单位面积A上的力F称为该给定处的压力单位：帕斯卡（Pa）1Pa=1N/m2常用的名词术语大气压力：围绕地球的大气层对地球表面单位面积上所产生的压力，即大气自重所产生的压力，也称气压气压随气象情况、海拔高度、地理纬度不同而变化标准大气压：温度为0℃，纬度为45°海平面上，重力加速度为9.80665m/s2时的压力信息与控制学院仪器系48.1概述压力常用的名词术语表压力：以环境大气压作参考压力的差

3、压，它是绝对压力与大气压力之差。常用的压力测量仪表测得的压力值都是表压力绝对压力：相对绝对真空所测得的压力，它是表压力和大气压力之和正压力：绝对压力高于大气压的表压力，通常称为压力信息与控制学院仪器系58.1概述压力常用的名词术语负压力：绝对压力低于大气压时，大气压力与绝对压力之差真空：低于大气压力的绝对压力当绝对压力小于大气压力时，表压力为负值，其绝对值称为真空，此时绝对压力越小，真空度越高信息与控制学院仪器系6信息与控制学院仪器系78.1概述8.2力的测量力的测量方法信息与控制学院仪器系8动力效应静力效应力的动力效应使物体产生加速度，测定了物

4、体的质量及所获得的加速度大小就测定了力值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8.2力的测量力的测量装置电阻应变式测力计压电式测力仪压磁式测力仪信息与控制学院仪器系98.2力的测量电阻应变式测力仪工作原理：利用粘贴有电阻应变片的弹性体，在外力作用下产生应变，将其应变量经电桥电路转换成电量，再经电路处理显示出被测的作用力值。信息与控制学院仪器系108.2力的测量电阻应变式测力仪典型弹性体的结构型式信息与控制学院仪器系11柱型薄壁环型8.2力的测量电阻应变式测力仪典型弹性体的结构型式信息与控制学院

5、仪器系12悬臂梁型固定梁型8.2力的测量电阻应变式测力仪柱型弹性体信息与控制学院仪器系13R1、R3沿轴向粘贴，R2、R4沿横向粘贴在负荷作用下应变片处弹性体的轴向应变为：8.2力的测量电阻应变式测力仪柱型弹性体信息与控制学院仪器系14R1、R3沿轴向粘贴，R2、R4沿横向粘贴8.2力的测量电阻应变式测力仪柱型弹性体信息与控制学院仪器系15为电桥供桥电压通常取0.5~2.5mV/V，其意义是在单位供电桥电压Ui下传感器的额定负荷的输出电压，它是测力传感器设计的原始依据。8.2力的测量电阻应变式测力仪柱型弹性体测力传感器的截面尺寸的设计步骤：①选定

6、传感器电压灵敏度，得到②计算实际应变量③强度校核：在满足电压灵敏度要求下，所产生的应力σ是否小于材料的许用应用[σ]，一般取[σ]=σs/3，σs为屈服极限信息与控制学院仪器系168.2力的测量压磁式测力仪压磁效应（磁弹性效应）：由工业纯铁、硅钢等铁磁材料制成的铁心在机械力的作用下磁导率发生变化信息与控制学院仪器系17在铁心上安置一对线圈一励磁线圈（12）和测量线圈（34），两线圈的平面相互垂直。8.2力的测量压磁式测力仪信息与控制学院仪器系18在励磁线圈中通以交变电流时，铁磁体中就产生一定大小的磁场。若无外力作用，则磁感应线相对于测量线圈对称分

7、布，合成磁场强度平行于测量线圈的平面，磁感应线不与测量线圈相交，故无感应电势输出。当有压缩力F作用于铁心时，铁心磁导率改变，磁感应线的分布发生变化，有部分磁感应线与测量线圈相交，测量线圈被励磁线圈中的磁场交链而输出与外力大小成比例的感应电势，作用力越大，交链的磁通越多，感应电势越大。8.2力的测量压磁式测力仪信息与控制学院仪器系19压磁式测力仪可以测量很大的负荷，达1MN以上。过载能力强，一般在300%左右，在极限负荷下静态测量误差不超过示值的1%。8.2力的测量压电式测力仪压电效应正压电效应：机械能转成电能一些离子型晶体的电介质，在沿一定方向上

8、受到外力的作用时，不仅几何尺寸会发生变化，其内部会产生极化现象，从而导致在它的两个相对表面上出现正负相反的束缚电荷。当外力去掉后，又会恢