力的测量电路PPT课件

1、力的测量力是物理量，要用电子方法测量，就必须力是物理量，要用电子方法测量，就必须用传感器把这些物理量转换成电量。用传感器把这些物理量转换成电量。力的传感器弹簧秤：力弹簧秤：力位移位移电阻应变片：力电阻应变片：力电阻电阻(训练中选用训练中选用)压电陶瓷：力压电陶瓷：力电压电压弹簧滑动变阻器：力弹簧滑动变阻器：力电阻电阻振动：变化的力振动：变化的力变化的电信号变化的电信号第1页/共19页力的测量电阻应变片 ：金属材料在压力或张力的作用下，会发生电阻变化的现象，叫电阻应变效应。把电阻丝夹在薄片中间，故叫电阻应变片。LRpS把应变片安装在受力点，应变片将应变转化成电阻的变化，为了显示或控制力的大小，必

2、须将电阻的变化转换成电压，这一任务由测量电路完成。第2页/共19页力的测量施力机构施力机构机构：实现力或运动的机构：实现力或运动的“传递传递”与变换的装与变换的装 置置机械上的变换机械上的变换杠杆机构：实现力的杠杆机构：实现力的“传递传递”和放大。和放大。22112112F LFLFLAFL放大倍数第3页/共19页 其它常见的机构：其它常见的机构： 带轮、链轮、齿轮、齿轮齿条、丝杆螺母、带轮、链轮、齿轮、齿轮齿条、丝杆螺母、蜗轮蜗杆等蜗轮蜗杆等丝杠螺母机构 皮带机构第4页/共19页链轮传动齿轮齿条传动曲柄滑块机构 曲柄摇块机构 第5页/共19页电阻应变原理把电阻的变化转换成电信号的变化电压 问

3、题： 有用信号 u 很小，且夹杂在一个很大却无用的U0上，结果看到的基本是U0如何把加力后电压的变化u从 u 中取出来？第6页/共19页差动原理海面浪高的测量l 以海底为基准：误差很大，甚至无法测量l 以海平面为基准：easy to do关键“基准”的选取第7页/共19页在信号的调理中，常见一个微弱的信号夹杂在一个很大的直流电平中，而只有微弱信号是有用的，要进行微弱信号的提取，这在信号处理中有深入的探讨。在此处，使用一种简单的方法电桥来处理。第8页/共19页差动原理电桥为电路选一个基准 问题：uab很小（几毫伏），如果需要放大到几伏，该选取什么调理电路？常画成0uuU基准数学中相减，电路中：电

4、势差第9页/共19页差动原理电桥为电路选一个基准1）电桥的特点a 电源不稳定会引起 （uab）变化,故 电源必须稳定。b 四个电阻又称四个臂，一个对角接电 源，另一个对角输出。c 四个电阻达到一定值时，电桥输出为 零。否则就有电压输出，因此电桥能 够精确的测量微小的电阻变化。 2） 电桥平衡的条件：在力的测量中，未施加力之前，电桥平衡 0abu 即： 24124CCCCXRRVVRRRR解得电桥平衡的条件： 142XR RR Ru第10页/共19页差动原理电桥为电路选一个基准3）用电桥测量：施力以后，XR发生变化，电桥失衡。 0abu a、 单桥的非线性 44bCCXRuVRR b、如何消除非

5、线性：一个臂上的应变片水平放置，相邻臂 上的应变片垂直放置，这样使得一个应变片垂直受力， 另一个应变片水平受力。 则 444bCCCCXXRRRRuVVRRRRR c 灵敏度，全臂最大。 第11页/共19页差动原理差动放大信号调理：差动放大以零点作为参考点，测b点的变化量，基准大，变化 量小，测量误差大1.2.以a点作为参考点,测b点的变化量,测量精度高第12页/共19页差动原理测量结果计算：1、本训练项目采用的XYL-1电桥式称重传感器指标： 1）量程：0200Kg 2）灵敏度：2mv/v 3）传感器是线性的。2、差动放大倍数100倍，传感器供电10V，那么施加200 Kg 力时，uab=2

6、0 mv，uo=2v 则有： 2002oFu称重传感器电阻应变片直流电桥信号调理电路（差动放大）显示装置力 fRx uuo第13页/共19页训练内容：握力的测量 依据电路图接线，构成完整的测力系统； 利用力测量系统测量你的最大握力； 用指针式仪表读出输出的电压； 利用示波器读出输出的电压； 用测得的电压值计算力。 uo= ;F = 。第14页/共19页力的测量注意：注意：1、此处测量的力、此处测量的力F并非你的实际握力，并非你的实际握力， 而是经过杠杆机构放大了而是经过杠杆机构放大了2倍。倍。2、除此之外电源的工作电压是否准确、除此之外电源的工作电压是否准确 （10V），这也会造成测量结果的较

7、），这也会造成测量结果的较 大误差大误差第15页/共19页思考题思考题 电桥平衡的一般条件是什么？电桥平衡的一般条件是什么？ 仅在一个桥臂用应变电阻能使电桥失衡电压与力成正比吗仅在一个桥臂用应变电阻能使电桥失衡电压与力成正比吗? 如果差动放大器输出信号不足以带动磁电式电压表指针偏转，应如何解决？如果差动放大器输出信号不足以带动磁电式电压表指针偏转，应如何解决？ 当力为当力为0时，差动放大器输出电压时，差动放大器输出电压uo不是不是0V，这可能是什么原因造成的？，这可能是什么原因造成的？ 称重传感器受力变形部位的材料应具有弹性，我们希望材料的弹性形变大一些称重传感器受力变形部位的材料应具有弹性，我们希望材料的弹性形变大一些还是小一些？还是小一些？第16页/共19页训练电路板简介第17页/共19页直流电源训练内容：握力的测量接线示意图（P48P48）示波器电路的检测方法：检查电源供电是否正常？然后检测