力的測(cè)量電路PPT課件

1、力的測(cè)量力是物理量，要用電子方法測(cè)量，就必須力是物理量，要用電子方法測(cè)量，就必須用傳感器把這些物理量轉(zhuǎn)換成電量。用傳感器把這些物理量轉(zhuǎn)換成電量。力的傳感器彈簧秤：力彈簧秤：力位移位移電阻應(yīng)變片：力電阻應(yīng)變片：力電阻電阻(訓(xùn)練中選用訓(xùn)練中選用)壓電陶瓷：力壓電陶瓷：力電壓電壓彈簧滑動(dòng)變阻器：力彈簧滑動(dòng)變阻器：力電阻電阻振動(dòng)：變化的力振動(dòng)：變化的力變化的電信號(hào)變化的電信號(hào)第1頁/共19頁力的測(cè)量電阻應(yīng)變片 ：金屬材料在壓力或張力的作用下，會(huì)發(fā)生電阻變化的現(xiàn)象，叫電阻應(yīng)變效應(yīng)。把電阻絲夾在薄片中間，故叫電阻應(yīng)變片。LRpS把應(yīng)變片安裝在受力點(diǎn)，應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)化成電阻的變化，為了顯示或控制力的大小，必

2、須將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓，這一任務(wù)由測(cè)量電路完成。第2頁/共19頁力的測(cè)量施力機(jī)構(gòu)施力機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)：實(shí)現(xiàn)力或運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)：實(shí)現(xiàn)力或運(yùn)動(dòng)的“傳遞傳遞”與變換的裝與變換的裝 置置機(jī)械上的變換機(jī)械上的變換杠桿機(jī)構(gòu)：實(shí)現(xiàn)力的杠桿機(jī)構(gòu)：實(shí)現(xiàn)力的“傳遞傳遞”和放大。和放大。22112112F LFLFLAFL放大倍數(shù)第3頁/共19頁 其它常見的機(jī)構(gòu)：其它常見的機(jī)構(gòu)： 帶輪、鏈輪、齒輪、齒輪齒條、絲桿螺母、帶輪、鏈輪、齒輪、齒輪齒條、絲桿螺母、蝸輪蝸桿等蝸輪蝸桿等絲杠螺母機(jī)構(gòu) 皮帶機(jī)構(gòu)第4頁/共19頁鏈輪傳動(dòng)齒輪齒條傳動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄搖塊機(jī)構(gòu) 第5頁/共19頁電阻應(yīng)變?cè)戆央娮璧淖兓D(zhuǎn)換成電信號(hào)的變化電壓 問

3、題： 有用信號(hào) u 很小，且夾雜在一個(gè)很大卻無用的U0上，結(jié)果看到的基本是U0如何把加力后電壓的變化u從 u 中取出來？第6頁/共19頁差動(dòng)原理海面浪高的測(cè)量l 以海底為基準(zhǔn)：誤差很大，甚至無法測(cè)量l 以海平面為基準(zhǔn)：easy to do關(guān)鍵“基準(zhǔn)”的選取第7頁/共19頁在信號(hào)的調(diào)理中，常見一個(gè)微弱的信號(hào)夾雜在一個(gè)很大的直流電平中，而只有微弱信號(hào)是有用的，要進(jìn)行微弱信號(hào)的提取，這在信號(hào)處理中有深入的探討。在此處，使用一種簡單的方法電橋來處理。第8頁/共19頁差動(dòng)原理電橋?yàn)殡娐愤x一個(gè)基準(zhǔn) 問題：uab很?。◣缀练?，如果需要放大到幾伏，該選取什么調(diào)理電路？常畫成0uuU基準(zhǔn)數(shù)學(xué)中相減，電路中：電

4、勢(shì)差第9頁/共19頁差動(dòng)原理電橋?yàn)殡娐愤x一個(gè)基準(zhǔn)1）電橋的特點(diǎn)a 電源不穩(wěn)定會(huì)引起 （uab）變化,故 電源必須穩(wěn)定。b 四個(gè)電阻又稱四個(gè)臂，一個(gè)對(duì)角接電 源，另一個(gè)對(duì)角輸出。c 四個(gè)電阻達(dá)到一定值時(shí)，電橋輸出為 零。否則就有電壓輸出，因此電橋能 夠精確的測(cè)量微小的電阻變化。 2） 電橋平衡的條件：在力的測(cè)量中，未施加力之前，電橋平衡 0abu 即： 24124CCCCXRRVVRRRR解得電橋平衡的條件： 142XR RR Ru第10頁/共19頁差動(dòng)原理電橋?yàn)殡娐愤x一個(gè)基準(zhǔn)3）用電橋測(cè)量：施力以后，XR發(fā)生變化，電橋失衡。 0abu a、 單橋的非線性 44bCCXRuVRR b、如何消除非

5、線性：一個(gè)臂上的應(yīng)變片水平放置，相鄰臂 上的應(yīng)變片垂直放置，這樣使得一個(gè)應(yīng)變片垂直受力， 另一個(gè)應(yīng)變片水平受力。 則 444bCCCCXXRRRRuVVRRRRR c 靈敏度，全臂最大。 第11頁/共19頁差動(dòng)原理差動(dòng)放大信號(hào)調(diào)理：差動(dòng)放大以零點(diǎn)作為參考點(diǎn)，測(cè)b點(diǎn)的變化量，基準(zhǔn)大，變化 量小，測(cè)量誤差大1.2.以a點(diǎn)作為參考點(diǎn),測(cè)b點(diǎn)的變化量,測(cè)量精度高第12頁/共19頁差動(dòng)原理測(cè)量結(jié)果計(jì)算：1、本訓(xùn)練項(xiàng)目采用的XYL-1電橋式稱重傳感器指標(biāo)： 1）量程：0200Kg 2）靈敏度：2mv/v 3）傳感器是線性的。2、差動(dòng)放大倍數(shù)100倍，傳感器供電10V，那么施加200 Kg 力時(shí)，uab=2

6、0 mv，uo=2v 則有： 2002oFu稱重傳感器電阻應(yīng)變片直流電橋信號(hào)調(diào)理電路（差動(dòng)放大）顯示裝置力 fRx uuo第13頁/共19頁訓(xùn)練內(nèi)容：握力的測(cè)量 依據(jù)電路圖接線，構(gòu)成完整的測(cè)力系統(tǒng)； 利用力測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量你的最大握力； 用指針式儀表讀出輸出的電壓； 利用示波器讀出輸出的電壓； 用測(cè)得的電壓值計(jì)算力。 uo= ;F = 。第14頁/共19頁力的測(cè)量注意：注意：1、此處測(cè)量的力、此處測(cè)量的力F并非你的實(shí)際握力，并非你的實(shí)際握力， 而是經(jīng)過杠桿機(jī)構(gòu)放大了而是經(jīng)過杠桿機(jī)構(gòu)放大了2倍。倍。2、除此之外電源的工作電壓是否準(zhǔn)確、除此之外電源的工作電壓是否準(zhǔn)確 （10V），這也會(huì)造成測(cè)量結(jié)果的較

7、），這也會(huì)造成測(cè)量結(jié)果的較 大誤差大誤差第15頁/共19頁思考題思考題 電橋平衡的一般條件是什么？電橋平衡的一般條件是什么？ 僅在一個(gè)橋臂用應(yīng)變電阻能使電橋失衡電壓與力成正比嗎僅在一個(gè)橋臂用應(yīng)變電阻能使電橋失衡電壓與力成正比嗎? 如果差動(dòng)放大器輸出信號(hào)不足以帶動(dòng)磁電式電壓表指針偏轉(zhuǎn)，應(yīng)如何解決？如果差動(dòng)放大器輸出信號(hào)不足以帶動(dòng)磁電式電壓表指針偏轉(zhuǎn)，應(yīng)如何解決？ 當(dāng)力為當(dāng)力為0時(shí)，差動(dòng)放大器輸出電壓時(shí)，差動(dòng)放大器輸出電壓uo不是不是0V，這可能是什么原因造成的？，這可能是什么原因造成的？ 稱重傳感器受力變形部位的材料應(yīng)具有彈性，我們希望材料的彈性形變大一些稱重傳感器受力變形部位的材料應(yīng)具有彈性，我們希望材料的彈性形變大一些還是小一些？還是小一些？第16頁/共19頁訓(xùn)練電路板簡介第17頁/共19頁直流電源訓(xùn)練內(nèi)容：握力的測(cè)量接線示意圖（P48P48）示波器電路的檢測(cè)方法：檢查電源供電是否正常？然后檢測(cè)