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扭矩传感器上的应变计

文章出处:创始人人气:发表时间:2022-05-09 13:42:10

应变计

应变计传感器通常由于其灵敏度而成为非常有用的测量工具。应变计通常用作精密称重传感器中的传感元件,精密称重传感器是可用的最精确的“负荷”测量仪器。

在耐创测试,我们在静态扭矩传感器产品中使用应变计,以确保准确测量旋转轴上的扭矩。使用应变计的另一个好处是,它们可以应用于任何轴,而无需对轴进行改造。但是,应变计到底是什么?它们如何工作?要真正了解什么是应变计以及它的测量方法,首先必须对应变有一个清晰的定义,这一点很重要。

什么是应变?

当将外力(例如压力,旋转力,热力等)施加到静止物体上时,会产生应力和应变。应变是发生的物理位移和变形,而应力则定义为对象的内部抵抗力。应变可以是正的(由于物体的伸长)或负的(由于物体的收缩而压缩)。图1显示了一个力感应正应变的简单示例。当力拉矩形块时,它会变长。

应变计原理

1.正应变

什么是应变计?

应变计可测量给定物体上的应变量。在最基本的形式下,应变计将尺寸变化转换为电阻变化。机械应变与电阻的比率称为应变系数,并且特定于所使用的应变计的类型/批次。应变计可用于感知膨胀和收缩,并产生正或负信号以区分两者。

应变计如何工作?

通常,应变计利用非常细的金属丝或金属箔以网格图案布置。应变仪金属栅的电阻与物体承受的应变量成正比,从而为操作员提供了清晰,准确的应变测量值,例如,物品被拉伸或扭曲了多少。

应变计有多种不同的形状,尺寸和样式,这取决于所测量的参数。为扭矩测量而设计的应变仪如下所示。

应变计结构

2.扭矩应变计的示例

应变计如何感测扭矩

设计用于扭矩测量的应变计使用惠斯通电桥模式,该模式是一个四元件电路,以菱形示意图形式配置。

惠斯通电桥原理图

3.惠斯通电桥图

将激励电压(Vex)施加到量具,并测量感测电压(Vo)作为来自量具的输出。随着每个臂的电阻变化(由于感应应变),输出电压也会根据以下公式变化:

输出电压公式

输出电压测量值(Vo)可以通过包括轴属性的计算或自重校准与扭矩读数相关联。

在测量轴上的扭矩时,至关重要的是安装扭矩模式应变计,以捕获惠斯通电桥四个活动臂上的最大应变。正确安装后,惠斯通电桥的两个臂承受最大拉伸应变,而另两个臂承受最大压缩应变。来自应变测量的电阻值是用来得出上面计算出的电压(最终是扭矩)值的值。

由于应变仪直接安装在物体或试样上,因此在测量旋转轴上的扭矩时,它们可以提供非常精确的实时结果。值得注意的是,应变计的安装非常简单,尽管对正确完成安装的测量至关重要。