壓磁式測力裝置的原理
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力的測量原理
通過對(duì)機(jī)械零件和機(jī)械結(jié)構(gòu)的力、扭矩和壓力的測量，可以分析其受力狀況和工作狀態(tài)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)計(jì)算，確定工作過程和某些物理現(xiàn)象的機(jī)理。對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行、自動(dòng)控制及設(shè)計(jì)理論的發(fā)展等都有重要指導(dǎo)作用。
力的測量方法可以歸納為利用力的靜力效應(yīng)和動(dòng)力效應(yīng)兩種。
10.1.1應(yīng)力、應(yīng)變的測量
常用的力測量方法是用應(yīng)變片和應(yīng)變儀測量構(gòu)件的表面應(yīng)變，根據(jù)應(yīng)變和應(yīng)力、力之間的關(guān)系，確定構(gòu)件的受力狀態(tài)。
應(yīng)變儀采用交流電橋時(shí)，輸出特性與直流電橋(直流電橋的輸出特性)類似。
應(yīng)變片的布置和電橋組接（簡稱布片組橋）應(yīng)根據(jù)被測量和被測對(duì)象受力分布來確定。還應(yīng)利用適當(dāng)?shù)牟计M橋方式消除溫度變化和復(fù)合載荷作用的影響。
測量拉伸(壓縮)應(yīng)變時(shí)要采用適當(dāng)?shù)牟计M橋方式，以便達(dá)到溫度補(bǔ)償(測軸向拉(壓)時(shí)的溫度補(bǔ)償)、消除彎矩影響(用雙工作片消除溫度的影響)和提高測量靈敏度(用四工作片提高測量的靈敏度)的目的。
常用應(yīng)力測量的布片和組橋方式:
當(dāng)試件受到彎矩作用時(shí)，其上、下表面會(huì)分別產(chǎn)生拉應(yīng)變或壓應(yīng)變?？赏ㄟ^應(yīng)變測量求得彎矩，布片接橋時(shí)要注意利用電橋特性，在輸出中保留彎應(yīng)變的影響，消除軸向拉、壓力產(chǎn)生的應(yīng)變成分。
2 電阻應(yīng)變式測力裝置
其它測力傳感器
1. 電容式力傳感器 其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，但是由于電荷泄漏難于避免，不適宜靜態(tài)力的測量 (電容式力傳感器的結(jié)構(gòu)原理)。 2. 壓電式力傳感器 前面章節(jié)介紹過壓電式傳感器的原理和壓電式振動(dòng)加速度傳感器，測力傳感器的結(jié)構(gòu)類似。其特點(diǎn)是體積小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，但是也存在電荷泄漏，不適宜靜態(tài)力的測量。使用中應(yīng)防止承受橫向力和施加予緊力。 3. 壓磁式測力裝置 其特點(diǎn)是硅鋼材料受力面加大后，可以測量數(shù)千噸的力，且輸出電勢(shì)較大，甚至只需濾波整 4. 差動(dòng)變壓器式測力傳感器 其特點(diǎn)是工作溫度范圍較寬,為了減小橫向力或偏心力的影響，傳感器的高徑比應(yīng)較小。(差動(dòng)變壓器式測力傳感器的工作原理) 電容式力傳感器 在矩形的特殊彈性元件上，加工若干個(gè)貫通的圓孔，每個(gè)圓孔內(nèi)固定兩個(gè)端面平行的丁字形電極，每個(gè)電極上貼有銅箔，構(gòu)成由多個(gè)平行板電容器并聯(lián)組成的測量電路。在力F作用下，彈性元件變形使極板間矩發(fā)生變化，從而改變電容量，如左圖(電容式力傳感器)所示。
某些鐵磁材料受到外力作用時(shí)，引起導(dǎo)磁率變化現(xiàn)象，稱作壓磁效應(yīng)。其逆效應(yīng)稱作磁致伸縮效應(yīng)。硅鋼受壓縮時(shí)，其導(dǎo)磁率沿應(yīng)力方向下降，而沿應(yīng)力的垂向增加；在受拉伸時(shí)，導(dǎo)磁率變化正好相反。如果在硅鋼疊片上開有4個(gè)對(duì)稱的通孔，孔中分別繞有互相垂直的兩個(gè)線圈，如左圖(圖壓磁元件工作原理)所示，一個(gè)線圈為勵(lì)磁繞組，另一個(gè)為測量繞組。無外力作用時(shí)，磁力線不和測量繞組交鏈，測量繞組不產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。當(dāng)受外力作用時(shí)，磁力線分布發(fā)生變化，部份磁力線和測量繞組交鏈，并在繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，且作用力愈大，感應(yīng)電勢(shì)愈大。 |
流，無需放大處理。常用于大型軋鋼機(jī)的軋制力測量。使用中應(yīng)防止因側(cè)向力干擾而破壞硅鋼的疊片結(jié)構(gòu)(
測量力時(shí)可以直接在被測對(duì)象上布片組橋，也可以在彈性元件上布片組橋，使力通過彈性元件傳到應(yīng)變片。常用的彈性元件有柱式、梁式、環(huán)式、輪輻等多種形式。
柱式彈性元件通過柱式彈性元件表面的拉(壓)變形測力。應(yīng)變片的粘貼和電橋的連接應(yīng)盡可能消除偏心和彎矩的影響，一般將應(yīng)變片對(duì)稱地貼在應(yīng)力均勻的圓柱表面中部。柱式力傳感器可以測量0.1~3000噸的載荷，常用于大型軋鋼設(shè)備的軋制力測量。
梁式彈性元件類型有等截面梁、等強(qiáng)度梁和雙端固定梁等，通過梁的彎曲變形測力，結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度較高。
環(huán)式彈性元件分為圓環(huán)式和八角環(huán)式。它也是通過元件的彎曲變形測力，結(jié)構(gòu)較緊湊。實(shí)際應(yīng)用如切削測力儀。
輪輻式彈性元件輪幅式彈性元件受力狀態(tài)可分為拉壓、彎曲和剪切。前兩類測力彈性元件經(jīng)常采用，精度和穩(wěn)定性已達(dá)到一定水平，但是安裝條件變化或受力點(diǎn)移動(dòng)，會(huì)引起難于估計(jì)的誤差。剪切受力的彈性元件具有對(duì)加載方式不敏感、抗偏載、側(cè)向穩(wěn)定、外形矮等特點(diǎn)。
評(píng)論