机 械 工 程 测 试 技 术
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二. 弹性变形式的力传感器
2.
机 差动
械 工
变压
程 测
器式
试 技
力传
术 感器
力 弹性变形
电信号
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二. 弹性变形式的力传感器 3. 压电式力传感器
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第八章 应变、力和转矩的测量
动态电阻应变仪方框图
机 械 工 程 测 试 技 术
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8.1 应变、应力的测量
二. 应变仪的电桥特性
1. 交流电桥
机
械 工 程 测
uy
u0 4
( R1 R
8-16 感应式扭矩传感器 信号3和信号4的相位差与相对扭转角、扭矩成正比。
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二. 利用转轴的扭矩变形来测量扭矩 8-17 光电式扭矩传感器
机 械
扭矩愈大，扭转角
工 程
愈大，穿过光栅的
测 试
光量愈大，光敏元
技 术
件的输出愈大
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《机械工程测试技术》
第八章 应变、力和转矩的测量
机 械
1. 内容

工
程 测
8.1 应变、应力的测量
试
技
术
8.2 力的测量
8.3 转矩的测量
2. 重要性
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第八章 应变、力和转矩的测量
8.1 应变、应力的测量
机 一. 测量方法和仪器
械
工 程
1. 应变测量：应用电阻应变片和应变仪
7. 排除测量现场的电磁干扰
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8.1 应变、应力的测量
六. 测点的选择
原则：以最少的测点达到足够真实地反映结构受力
机
械 工
1. 危险断面及危险位置
程
测
试 技
2. 截面尺寸急剧变化的部位或应力集中的部位
术
3. 均匀布置
4. 利用结构与载荷的对称性，以及对结构边界条 件的有关知识
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8.1 应变、应力的测量
四.在平面应力状态下主应力的测定 1. 已知主应力方向
机 械 工 程 测 试 技 术
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四.在平面应力状态下主应力的测定
2. 主应力方向未知
机
由应变花测出三个方向的应变，然后根据已知
械 工
公式可求出主应力的大小和方向。
程
测
试
技
术
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8.1 应变、应力的测量
五.提高应变测量精确度的措施
1. 选择合适的仪器并进行准确的定度
机
械 工
动静态特性满足要求，进行定度。
程 测 试
2. 消除导线电阻引起的影响
技 术
修正灵敏度。
3. 减小读数漂移 使电桥电容对称；采用屏蔽线并接地。
5. 通过测量在被测力作用下某弹性元件的变形或应 变来测得被测力；
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8.2 力的测量
二. 弹性变形式的力传感器 1. 电阻应变式力传感器
机 械 工 程 测 试 技 术
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1. 电阻应变式力传感器
8.3 扭矩的测量
机 一. 通过转轴应变或应力来测量扭矩
械
工 程
(1)全桥连接法
测
试 技
(2) 具有良好的温度补偿和
术
消除弯曲应力、轴向应力影
响的功能
(3) 应变片与轴线成450
8-14 应变片扭矩测量法
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8.3 扭矩的测量
一. 通过转轴应变或应力来测量扭矩
机 械
方便和便于分析的方案。考虑复合载荷的影响。
工
程
测
试
技
术
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三. 应变片的布置和接桥方法
机 械 工 程 测 试 技 术
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三. 应变片的布置和接桥方法
机 械 工 程 测 试 技 术
测
试 技
2.应力测量：先测应变，再根据关系式确定应力。
术
3.应变仪的选择
(1)静态电阻应变仪: 测静态应变。
(2)静动态电阻应变仪: 测 静 态 应 变 和 200Hz 以 下 的低频应变。
(3)动态电阻应变仪: 0~2000Hz 范围的动态应变。
(4)超动态电阻应变仪: 0~20000Hz 范围的动态应变。
转轴受扭矩
机
械
工 程
转轴材料磁阻沿
测 试
正应力方向减小
技
术
改变磁力线分布
8-15 压磁式扭矩传感器
B-B 线 圈 产 生感应电势
uy
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8.3 扭矩的测量
二. 利用转轴的扭矩变形来测量扭矩 测量原理：两横截面的相对扭转角与扭矩成正比
机 械 工 程 测 试 技 术
R2 R
R3 R
R4 R
)
试 技 术
uy
u0 4
Sg (1
2
3
4)
单臂:
uy
1 4
u0Sg
双臂:
uy
1 2
u0Sg
四臂: uy u0Sg
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8.1 应变、应力的测量
三. 应变片的布置和接桥方法
应优先选用输出信号大、能实现温度补偿、粘贴
机 械
预紧
工
程
测
试
技
术
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二. 弹性变形式的力传感器
4. 压磁式力传感器
某些铁磁材料受压缩时，其导磁率沿应力方
机 械
向下降，而沿着与应力垂直的方向则增加。
工
程
测
试
技
术
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第八章 应变、力和转矩的测量
4.补偿温度影响
1 Sg
(t
t0 ) (1 2 )(t
t0 )
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五.提高应变测量精确度的措施
5. 减少贴片误差
测量单向应变时，应变片的轴线应与主应变
机 械
片方向一致。
工
程
测
试 技
6. 力求应变片的实际工作条件与额定条件一致
术
被测材料，基长与极限频率
5. 在不受力或力已知位置上布置比较测试点。
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第八章 应变、力和转矩的测量
8.2 力的测量
机 一. 常用的测力方法
械
工 程
1. 用已知重力或电磁力去平衡被测力，从而直接
测 试
测得被测力；
技
术 2. 通过测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；. 通过测量张紧弦的固有频率的变化来测被测力；