1、力的测量,力的测量方法 杠杆机构 电阻应变原理 差动原理 电桥平衡的条件 训练内容：握力的测量,主要内容,力的测量,力是物理量，要用电子方法测量，就必须用传感器把这些物理量转换成电量。,力的传感器,弹簧秤：力位移 电阻应变片：力电阻(训练中选用) 压电陶瓷：力电压 弹簧滑动变阻器：力电阻 振动：变化的力变化的电信号,力的测量,电阻应变片 ：金属材料在压力或张力的作用下，会发生电阻变化的现象，叫电阻应变效应。把电阻丝夹在薄片中间，故叫电阻应变片。,把应变片安装在受力点，应变片将应变转化成电阻的变化，为了显示或控制力的大小，必须将电阻的变化转换成电压，这一任务由测量电路完成。,力的测量,施力机构
2、机构：实现力或运动的“传递”与变换的装置机械上的变换 杠杆机构：实现力的“传递”和放大。,放大倍数,其它常见的机构： 带轮、链轮、齿轮、齿轮齿条、丝杆螺母、蜗轮蜗杆等,丝杠螺母机构,皮带机构,链轮传动,齿轮齿条传动,曲柄滑块机构,曲柄摇块机构,电阻应变原理 把电阻的变化转换成电信号的变化,电压,问题： 有用信号 u 很小，且夹杂在一个很大却无用的U0上，结果看到的基本是U0 如何把加力后电压的变化u从 u 中取出来？,差动原理 海面浪高的测量,以海底为基准：误差很大，甚至无法测量 以海平面为基准：easy to do,关键 “基准”的选取,在信号的调理中，常见一个微弱的信号夹杂 在一个很大的直
3、流电平中，而只有微弱信号 是有用的，要进行微弱信号的提取，这在信号处理中有深入的探讨。在此处， 使用一种简单的方法电桥来处理。,差动原理 电桥为电路选一个基准,问题：uab很小（几毫伏），如果需要放大到几伏，该选取什么调理电路？,常画成,基准,数学中相减， 电路中：电势差,差动原理 电桥为电路选一个基准,1）电桥的特点 a 电源不稳定会引起 （uab）变化,故电源必须稳定。 b 四个电阻又称四个臂，一个对角接电源，另一个对角输出。 c 四个电阻达到一定值时，电桥输出为零。否则就有电压输出，因此电桥能够精确的测量微小的电阻变化。,2） 电桥平衡的条件：在力的测量中，未施加力之前，电桥平衡,即：,
4、解得电桥平衡的条件：,差动原理 电桥为电路选一个基准,3）用电桥测量：施力以后，,发生变化，电桥失衡。,a、 单桥的非线性,b、如何消除非线性：一个臂上的应变片水平放置，相邻臂上的应变片垂直放置，这样使得一个应变片垂直受力，另一个应变片水平受力。,则,c 灵敏度，全臂最大。,差动原理 差动放大,信号调理：差动放大 以零点作为参考点，测b点的变化量，基准大，变化量小，测量误差大 2.以a点作为参考点,测b点的变化量,测量精度高,差动原理,测量结果计算： 1、本训练项目采用的XYL-1电桥式称重传感器指标：1）量程：0200Kg 2）灵敏度：2mv/v 3）传感器是线性的。 2、差动放大倍数100
5、倍，传感器供电10V，那么施加200 Kg力时，uab=20 mv，uo=2v 则有：,称重传感器,训练内容：握力的测量,依据电路图接线，构成完整的测力系统； 利用力测量系统测量你的最大握力； 用指针式仪表读出输出的电压； 利用示波器读出输出的电压； 用测得的电压值计算力。uo= ; F = 。,力的测量,注意： 1、此处测量的力F并非你的实际握力，而是经过杠杆机构放大了2倍。 2、除此之外电源的工作电压是否准确 （10V），这也会造成测量结果的较大误差,思考题,电桥平衡的一般条件是什么？ 仅在一个桥臂用应变电阻能使电桥失衡电压与力成正比吗? 如果差动放大器输出信号不足以带动磁电式电压表指针偏转，应如何解决？ 当力为0时，差动放大器输出电压uo不是0V，这可能是什么原因造成的？ 称重传感器受力变形部位的材料应具有弹性，我们希望材料的弹性形变大一些还是小一些？,训练电路板简介,训练内容：握力的测量 接线示意图（P48）,电路的检测方法： 检查电源供电是否正常？ 然后检测称重传感器的输出uab； 如果正常，再检测差动放大部分 有问题，检查连接点导线,直流电源的使用： 开启之前逆时针旋到底 “跟踪”按下,接线顺序： 差动放大电路 称重传感器 电源 示波器,
