第九章 力、力矩和压力的测量PPT.ppt

在机床加工中为防止主轴的疲劳断裂，需要对其上的扭矩加以监测。采用了磁场嵌入技术（EMD-Embedded Magnetic Domain）的直线式传感器可满足这种要求。此项技术已经在动力工具领域内有了较成功的应用，如：气动或电动扳手、电动螺丝刀等，并逐渐将其应用于机床刀具上。 首先，对测量对象（一般情况下是工作轴）进行磁化，轴上产生的磁场将随轴所受扭矩的变化而变化。然后，将传感器置于距轴10 mm处，这时便可精确的感应出轴上磁场的变化，并通过显示屏输出相应的扭矩值。 物理学中将单位面积上所受流体作用力定义为流体的压强，而工程上则习惯于称其为压力 大气压力(Atmospheric Pressure)：大气层对地球表面单位面积上所产生的压力，即大气的自重对地球表面产生的压力。 表压力(Manometer Pressure)：以环境大气压力为参考压力的差压 绝对压力(Absolute Pressure)：相对绝对真空所测得的压力（表压力与大气压力之和） 正压力(Positive Pressure)：绝对压力高于大气压力的表压力，通常称为压力 负压力(Negative Pressure)：绝对压力大气压力时，大气压力与绝对压力之差 工作原理：将被测压力与一定高度的工作液体产生的重力相平衡，采用液柱高度差测量压力 型式：U型管压力计、单管压力计、倾斜微压计、补偿微压计、自动液柱式压力计 是U型管压力计的一种，在工业中常用 技术核心在于：P1端连接被测压力，P2端是读数端，因为A2A1，所以，P1端液面的微小变化就会引起P2端液柱高度的显著变化。所以，可以用来测量微小压力。 基于力敏原理和基于压力位移转换原理 与前面测加速度的传感器的不同在于：此处吊着质量块的结构是“硅膜”，而测量加速度的时候用“硅梁”，因为测压力利用的是硅膜形成的空腔内外的压力差而产生变形。这两种传感器的剖面图看着是一样的。 应变式：成本低、线性度0.1%、重复性0.05。 压阻式：重量小、频带宽、用于微压~高压、 粘贴型和扩散型，是主流产品 变化深度约为25微米；动态相应好；反映时间快，可达100毫秒；受动载荷作用时膜片由于气体的气垫作用刚性将有所增加；所需输入能量低，容易获得较高灵敏度 差动形式的电容传感器； 输出电容可以与电感构成谐振式频率电路，或者对电容进行冲放电的各种脉冲电路。 超高压测量 四、超高压测量 利用锰镍铜合金丝或金铬丝的电阻随压力变化而变化的原理测量高达10000标准大气压的液压，准确度达0.1～0.5% 超高压传感器 真空的测量 一、真空度的划分 粗真空： ＞105～103Pa 低真空： 103～10-1Pa 高真空： 10-1～10-6Pa 超高真空： 10-6～10-12Pa 极高真空：＜10-12Pa 1mmHg=133.322Pa=1 Torr（托）= 1/760大气压 真空的测量 二、真空测量仪器的划分 按用途分类： 真空计：用于测量低于大气压的稀薄气体的压力 分压强计：用于真空系统内气体组成的分析和分压强的测量 检漏计：用于检测真空系统或器件的泄漏 真空的测量 按测量原理分： 基于力的作用原理：U型波纹管式、波纹管式、膜电式 基于压缩作用原理：麦式真空计 基于导热作用原理：电阻真空计、热电偶真空计 基于电离作用原理：热阴极式、冷阴极式、放射性真空计 常用的真空测量装置 液柱式真空计：测粗、低、高真空的绝对真空计。结构简单、精度高。 压缩式/麦克劳(Maclaod)/麦氏真空计 玻意尔—马略特定理 常用的真空测量装置 热导式真空计是根据在低压强下气体热导率与其压力之间的关系制成的一种测量低真空的相对真空计。 （1）电阻真空计 （2）热电偶式真空计 常用的真空测量装置 电离真空计是通过在稀薄气体中引起电离然后利用离子电流测量压力。 热阴极 电离真空计 常用的真空测量装置 弹性变形式真空计利用弹性元件在压差作用下产生弹性变形的原理制成的。 弹性式真空表 电容式薄膜真空计 超高真空计和极高真空计 (10-5～10-6)Pa (10-8～10-9)Pa 热阴极 电离真空计 AB式 电离真空计 真空计性能指标 压力测量—小结 压力测量方法： 液压式测压法 弹性变形测压法 负荷（力平衡式）测压法 电学量测压法：应变、压阻、电容 压力变送器： 力平衡式，位移式，电容式 真空的测量： 液柱式真空计，热导式真空计，电离真空计，弹性变形式真空计 力：物质之间的相互作用，包括：万有引力、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。 我们要测的是工程中的，使机械元件发生变形或改变运动状态的机械力。它能是由万有