6 力與壓力測量

1、機電工程學院工程測試技術(shù)教研組王琨琦,,機電工程測試技術(shù),6 力與壓力測量,概念什么是力?力是物體之間的相互作用。各種機械運動是力或力矩傳遞的結(jié)果，因此力是最重要的物理量之一；力的動力效應(yīng)：力改變物體的機械運動狀態(tài)；力的靜力效應(yīng)：造成物體的變形。,壓力垂直作用于單位面積上的力 P=F/A 單位 : 帕斯卡（Pa） 1Pa=1N/m2 大氣壓力: 由于大氣重力，包圍地球的大氣對單位面積的地球表面施加的壓

2、力。簡稱氣壓。它隨天氣情況，海拔高度和緯度而變。,:,表壓（Gauge pressure）: 相對于大氣壓力的差壓。絕對壓力和大氣壓力之間的差壓。正壓力（ Positive pressure ）：絕對壓力高于大氣壓力時的表壓，簡稱正壓。負壓力（ Negative pressure ）：絕對壓力低于大氣壓力時的表壓，簡稱負壓。真空（ Vacuum ）：低于大氣壓力的絕對壓力。,絕對壓力（Absolute pressure）: 相對于

3、絕對真空所測得的壓力。,6.1 力的測量,6.1.1應(yīng)變式測力系統(tǒng),各種彈性元件：最簡單的就是彈簧。電阻應(yīng)變計是廣泛使用的一種方法。,典型的彈性體結(jié)構(gòu):,,柱狀測力儀,應(yīng)變片的相對變形 :,Δl-------應(yīng)變片的總變形l--------應(yīng)變片的基長F------作用力A------彈性元件的工作面積E------彈性元件的彈性模量σ------彈性元件的工作應(yīng)力,應(yīng)變片的靈敏度,----彈性元件的泊松系數(shù),彈性體的總應(yīng)

4、變：,測力儀電壓靈敏度（mv/v）:,強度校核或彈性體截面設(shè)計,通常選k=2,[σ]：材料的許用應(yīng)力[σs]：材料的屈服極限kn： 超載系數(shù),例題：電壓靈敏度1mV/V，負荷力50KN，應(yīng)變片靈敏度系數(shù)k為2， 求正方形截面的柱式彈性體的截面尺寸。,測力環(huán),懸臂梁,Applied force,電阻應(yīng)變式測力儀原理框圖,6.1.2 位移式測力系統(tǒng),方法：把檢測力轉(zhuǎn)換成位移，然后通過位移傳感器測出力所引起的位移，從而間接地測量力。,圖

5、6－12 差動變壓器式力傳感器,壓磁效應(yīng)：工業(yè)純鐵、硅鋼等鐵磁材料在機械力的作用下磁導率發(fā)生變化；硅鋼受壓縮時，其導磁率沿應(yīng)力方向下降，而沿應(yīng)力的垂向增加；在受拉伸時，導磁率變化正好相反。,6.1.3壓磁式測力儀（Piezomagnetic dynamometry）,可測很大負荷，達1M牛以上，精度1％。,6.2 壓力測量,定義：垂直均勻地作用于單位面積上的力稱為壓力，又稱壓強。壓力測量儀表用來測量氣體或液體壓力，又稱壓力表或壓力計

6、。,6.2.2壓力敏感元件,6.2.1概述,1.波頓管（Bourdon tubes）,2.平膜片,圖6-17 平膜片a)機械夾固式 b)焊接式 c)整體式,3.波紋管,波紋管,6.2.3 壓阻式傳感器測壓力,圖6-18 壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖,6.2.4 應(yīng)變式壓力傳感器,（1）平膜片式壓力傳感器,（a）周邊固支的平膜片 （b）整體結(jié)構(gòu)膜片圖6-22 平膜片結(jié)構(gòu)示意圖,（

7、2）圓柱形應(yīng)變筒式壓力傳感器,（a）結(jié)構(gòu)示意圖及電路圖 （b）原理框圖圖6-25 圓柱形應(yīng)變筒式壓力傳感器,（3）非粘貼式〔張絲式）應(yīng)變壓力傳感器,（a） （b）圖6-26張絲式壓力傳感器,,圖6-27 電容式壓差傳感器原理結(jié)構(gòu),6.2.5電容式壓力傳感器,6.2.6電感式壓力傳感器,圖6-28 電感式壓