吴旗制作全套配套课件自动检测与转换技术模块4.ppt

《吴旗制作全套配套课件自动检测与转换技术模块4.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、模块4力与扭矩检测主要内容：单元1电阻应变式力检测单元2光电编码器式扭矩检测力是物体之间的一种相互作用，而扭矩是使物体发生转动的力。力和扭矩的测量需要通过力传感器和扭矩传感器来完成，力及扭矩传感器是将各种力学量、扭矩量转换为电信号的器件。例如在钢铁工业生产中，安装在大型轧钢机上的力传感器，可以测定轧制力，并提供进轧与自动控制钢板厚度的信号；在桥梁建设工程中，测力传感器可以检测斜拉桥上的斜拉绳的应变，以便调节钢丝绳的长度，使各绳受力均匀。模块4力与扭矩检测【引导语】1．力的基本概念力对物体的作用表现为动力效

2、应和静力效应两种形式。动力效应是在外力作用下使受力物体获得加速度，改变物体的运动状态；静力效应是在外力作用下使受力物体发生弹性形变，在物体内部产生应力。按力的性质可以把力分为重力、应力、电磁力、弹性力、惯性力、膨胀力、摩擦力等；按照力的作用效果可分为拉力、压力、动力、阻力等。力与质量和加速度的关系：F＝ma,单位为牛顿（N）。2．力的检测方法按检测原理分类，常用的力的检测方法可分为力平衡法、位移法、频率法和物理效应法等。模块4力与扭矩检测【背景知识】常用的力的检测方法模块4力与扭矩检测【背景知识】3．扭矩

3、的概念扭矩又称为力矩或转矩，是由一个不通过旋转中心的力对物体形成的，是力和力臂的乘积。在国际单位制（SI）中，扭矩的计量单位为牛顿•米（N•m）工程技术中也曾用过公斤力•米（kg•m）等作为扭矩的计量单位。静态扭矩是指扭矩值不随时间变化或变化很小、很缓慢的扭矩。静态扭矩包括静止扭矩、恒定扭矩、缓变扭矩和微脉动扭矩。动态扭矩是指扭矩值随时间变化很大的扭矩。动态扭矩包括振动扭矩、过渡扭矩和随机扭矩三种。模块4力与扭矩检测【背景知识】4．扭矩的测量方法根据扭矩测量的基本原理分为平衡力法(反力法)、传递法(扭轴法

4、)和能量转换法等三种类型，其中，运用传递法进行扭矩测量的仪器种类最多，应用也最广泛。（1）平衡力法通过测量机体上的平衡力矩来确定动力机械主轴上的工作扭矩的方法，也叫作反力法。（2）传递法被测系统在受到扭矩作用时，利用弹性元件在传递扭矩时所产生的变形、应变、应力等物理参数的变化与扭矩大小的对应关系来测量扭矩的方法。常用弹性元件为扭转轴。模块4力与扭矩检测【背景知识】4．扭矩的测量方法（3）能量转换法依据能量守恒定律，通过测量对应力矩大小而变化的其他形式能量如电能、热能参数来测量旋转机械的机械能，进而求得扭矩

5、的力法称为能量转换法。从方法上讲，能量转换法实际上就是对功率和转速进行测量的方法。一般情况下，用能量转换法对被测系统进行扭矩测量属于间接测量，而平衡力法和传递法属于直接测量。显然，直接测量精度高于间接测量且简单方便，此外平衡力法不能用于动态扭矩的检测，因此在进行扭矩测量时应首先选择传递法。模块4力与扭矩检测【背景知识】力是最重要的物理量之一，物理学意义的力是导致自由物体的速度、方向或外型变化的一种影响。力也可以借由直觉的概念来描述，例如推力或拉力，这可以导致一个有质量的物体改变速度（包括从静止状态开始运动

6、），即是去加速它，或导致一个可弯曲的物体形变。在生产实践中所有机械相关机构的运动必然伴随着力的作用。因此，在生产实践中机械力的测量是必不可少的，例如，对于许多控制系统来说，正确的控制必须基于正确地感知作用力。目前，利用应变片电测技术对应力、应变、拉压力、液体压力等物理量进行电测量已广泛应用于各行各业各领域。单元1电阻应变式力检测【问题引入】单元1电阻应变式力检测【问题引入】桥梁、隧道的应变测量一般常用的力传感器是传感器中的敏感元件、传感元件和测量转换电路这三个部分组合最为典型的一种传感器，它由对力敏感的弹

7、性敏感元件、能够将应变或位移转换为电参量的传感元件、以及将电参量转换为电压或电路的测量转换电路组成。现在工业场合最常使用的是利用电阻应变效应，采用电阻应变片进行力的测量。单元1电阻应变式力检测【问题分析】弹性敏感元件→电阻应变片→测量转换电路单元1电阻应变式力检测【问题分析】1．弹性敏感元件变形：物体因外力作用而改变原来的尺寸或形状弹性变形：外力去掉后能完全恢复其原来的尺寸和形状的变形弹性元件：具有弹性变形这类特性的物体弹性敏感元件：在传感器中用于测量的弹性元件单元1电阻应变式力检测【问题分析】（1）弹性

8、敏感元件的基本特性刚度灵敏度灵敏度为常数，此弹性特性是线性。例：木块刚度小，铁块刚度大弹性特性曲线图单元1电阻应变式力检测【问题分析】（2）弹性敏感元件的形式弹性敏感元件的形式变换力变换压力等截面轴环状弹性敏感元件悬臂梁扭转轴弹簧管波纹管等截面薄板波纹膜片和膜盒薄壁圆筒和薄壁半球单元1电阻应变式力检测【问题分析】2．电阻应变效应导体或半导体材料受力→机械变形→电阻值发生变化由电工学知，有一长度为l、截面积为A、半径为r、电阻率