测试技术 第十章 力扭矩和压力的测量

第十章力、力矩和压力的测量概述一、力——物质之间的相互作用。单位：牛顿（N）

动力效应：力改变物体的运动状态或使物体产生加速度 静力效应：力使物体产生变形，在材料中产生变形。二、力矩——力和力臂的乘积。单位：牛顿米（N•m）

转矩：使机械零部件转动的力矩。 扭矩：使……………发生扭曲变形的力矩（转矩）。三、压力——静止的流体垂直作用在单位面积上的力 单位：帕斯卡（Pa） 1Pa=1N/m21、大气压力：大气自重所产生的压力，即气压。2、表压力：在环境大气压力作参考压力的差压。3、绝对压力：相对绝对真空所测得的压力。4、正压力：绝对压力高于大气压的表压力5、负压力：…………低于……压力时，大气压力与绝对压力之差。6、真空度：低于大气压力的绝对压力§1力的测量一、力的测量方法1、利用动力效应测力

动力效应使物体产生加速度，测定了物体的质量及所获得的加速度大小就测定了力值。2、利用静力效应测力 静力效应是物体产生变形，通过测量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。 如：测量变形用差动变压器、激光干涉等方法 利用与力有关的物理效应：压电效应、压磁效应等一、应力、应变的测量常用应变片、应变仪测量构件表面应变1.电阻应变仪布片方式与电桥计算公式见表10.2表中，Sg：应变片的灵敏度，ε：所要测量的机械应变值，

μ：被测件的泊松比。二、力的测量装置1.压阻应变式测力仪它由弹性体、应变片、测量电路等构成。图7-2弹性体的工作原理如图7-3几种弹性元件结构示意图：2.电容式测力传感器由于电荷泄漏难以避免，所以不宜测量静态力。3.压电式测力传感器4.压磁式测力仪5.差动变压器式三、力值的检定与定度检定：为评定计量器具的计量性能（准确度、稳定度、灵敏度等），并确定其是否合格所进行的全部工作。定度：用计量标准（基准）来定出计量器具或显示部分所表示的量值。比对：准确度接近的同类基准、标准或工作器具之间的量值所进行的比较过程。

力值计量器具检定系统框图见图7-11

四、称重及称重装置1、称重的概念和意义

重量的两重性： 一指重力，其测量采用测力传感器 二指质量，……………衡器，即：称重传感器和称。

我国质量量值传递系统见图7-13衡器的工作原理有杠杆、形变、液压等，见表7-22、电子称组成：机械传递系统、称重传感器、测量电路和显示仪表等。种类：电子皮带称、容器称、吊车称、平台称、 电子轨道称等。3、称重传感器应变式称重传感器 采用电阻应变式测力原理压磁式称重传感器可用于轨道衡，见图10.7电容式称重传感器见图7-16陀螺式称重传感器见图7-17，重量W与外框架绕z轴的进动角速度Z

有关4、电子皮带称其原理有：测速法和测长法A、测速法

在瞬间称出皮带某一微小段上的重量和此时皮带的线速度。连续测量一段时间T后，皮带机输送的总重量W为：

w（t）——皮带机瞬时输送量（kg/s） q（t）——皮带单位长度上的瞬时物料重量（kg/m） v（t）——皮带的瞬时线速度（m/s）电子皮带称方法见图7-18L=（L1+L2）/2——有效称量段G（t）——作用于称重框架上的瞬时物料重量B、测长法每当皮带移动一端距离S时，测量一次称重辊上的重量，在某段时间内，皮带移动距离为nS时，运送物料的总重量为：

qi

——第i次测得的称重辊上的重量值误差来源： 称重传感器误差：传感器误差、环境造成的误差和 称体安装误差。 测速传感器误差：传感器误差和皮带打滑误差 测量电路误差：零飘和温飘 机械结构误差：L的变化和不稳产生的误差§2力矩的测量两种常用方法：转轴应变测量。如应变式、压磁式转轴两横截面相对扭转角测量。如磁电式、光电式一、应变式扭矩测量二、压磁式扭矩测量三、磁电式扭矩测量四、光电式扭矩测量§3压力的测量一、压力的量值传递系统 见表7-5二、压力的测量方法1、液压式测压法 如：液体式压力计2、弹性变形测压法 如：膜盒压力计3、负荷测压法 如：活塞式压力计4、电学量测压法 如：将压力转换成电阻、电容、电感等。 各类型电学量压力表见下表：二、压力测量装置1、液体式压力计

U形管式、单管式、倾斜微压计等 液体有：水银、蒸馏水、乙醇等2、弹性式压力计 弹性元件有：弹簧管、膜盒、膜片、波纹管等 如右图 特点：结构简单、价格低、能适应恶劣环境； 频率响应低。3、负荷式压力计活塞式压力计如图7-304、电气式压力表1）压力传感器（略）

A.应变式

B.压阻式

C.电容式……….2）压力变送器压力变送器：可进行远距离传输信号的测压部件。

通常有：测量部分和变送部分组成三、真空的测量用途：测量低于大气压稀薄气体的压力——真空计测量真空系统内气体组成的分析和分压强—分压强计检测…………或器件的泄漏——检漏计测量方法的原理有：（1）力的作用原理：如U形管式（测量差压）（2）热导作用原理：在低压强下气体热导率与