应变片测量转矩
应变片测量转矩
运动控制系统中针对位置、转速、张力等的控制在本质上是通过控制电动机的转矩来实现的。
而在一些以转矩为控制目标的系统如造纸机和轧钢机的卷取系统和齿轮箱疲劳试验系统中，转矩传感器则更是必不可少的测量反馈环节。
转矩的测量一般通过对轴的弹性扭转形变的测量来实现，其方法是在驱动轴和负载轴之间串接一个高强度高弹性材料制作的轴。
这个轴可以传递转矩同时又可以产生较大的扭转形变，因此一般称之为弹性轴或扭力轴。
在这个轴上可以安装传感器将其形变转换为电信号，间接实现对转矩的测量。
基于应变片的转矩测量
应变片是一种将形变转变为电阻变化的传感器。
导体在承受机械变形时其电阻值将产生相应的变化，其应变一电阻效应可用应变灵敏系数K来描述K＝(△R/R)/(△L/L)
式中△R/R和△L/L分别是导体电阻和长度的相对变化率。
应变片一般是将栅状的金属丝或金属箔由基片和覆盖层固定后制成，在应用中用胶粘在被测对象上。
被测对象的变形通过粘胶传递到应变片上。
轴在转矩的作用下，其表面受力状况与位置有关。
在与轴线方向成45°的方向上受力最大。
在图12.26中的转矩M作用下，沿AA’方向零受压缩力，沿BB’方向承受拉伸力。
因此，若分别按这两个方向粘贴应变片1和2，则扭转形变将导致1的阻值减小，2的阻值增大。
将这两个应变片作为电桥的一臂接入电桥，若在转矩为零的情况下调整电桥使其平衡，则当转矩存在时电桥的输出就是转矩的度量。
采用应变片进行转矩测量的优点是动态性能较好，可以实时地得到转矩信号。
其缺点是应变片和转轴一道转动，需要电刷和滑环将应变片的接点引出，这是导致可靠性和可维护性不佳，易于引入干扰的原因。
扭矩应变片
扭矩应变片扭矩应变片是一种重要的传感器，它可以测量材料在扭转时的应变变化。
这种传感器广泛应用于机械、航空、汽车、电子等领域，具有非常重要的应用价值。
本文将从扭矩应变片的原理、特点、应用以及未来发展等方面进行探讨。
一、扭矩应变片的原理扭矩应变片是利用材料在扭转时产生的应变变化来测量扭矩大小的一种传感器。
其原理是基于普通应变片的工作原理，应变片是一种利用材料在受力时产生的应变变化来测量力的大小和方向的传感器。
而扭矩应变片则是将应变片安装在扭转轴上，通过测量应变片在扭转过程中产生的应变变化来计算出扭矩的大小。
具体来说，扭矩应变片的工作原理是利用了应变片在受力时电阻值的变化。
应变片通常是由一个薄片状的金属材料制成，如铜、铝、钢等。
当应变片受到外力作用时，其形状发生变化，从而导致电阻值的变化。
因此，通过测量应变片电阻值的变化，可以获得材料在受力时的应变变化。
而扭矩应变片则是将应变片安装在扭转轴上，通过测量应变片在扭转过程中产生的应变变化来计算出扭矩的大小。
二、扭矩应变片的特点扭矩应变片具有以下几个特点：1.高精度：扭矩应变片具有很高的精度，可以测量非常小的扭矩变化。
2.高灵敏度：扭矩应变片对扭矩变化的灵敏度非常高，可以测量微小的扭矩变化。
3.可靠性高：扭矩应变片具有很高的可靠性，能够长期稳定地工作。
4.易于安装：扭矩应变片可以很容易地安装在扭转轴上，不需要复杂的安装过程。
5.适用范围广：扭矩应变片可以应用于许多领域，如机械、航空、汽车、电子等。
三、扭矩应变片的应用扭矩应变片广泛应用于许多领域，如机械、航空、汽车、电子等。
具体应用如下：1.机械：扭矩应变片可以用于测量机械设备中的扭矩变化，如轴承、电机、减速器等。
2.航空：扭矩应变片可以用于测量飞机发动机的扭矩变化，了解发动机的工作状态。
3.汽车：扭矩应变片可以用于测量汽车发动机的扭矩变化，了解发动机的工作状态。
4.电子：扭矩应变片可以用于测量电子设备中的扭矩变化，如电动工具、电子秤等。
扭矩应变片
扭矩应变片扭矩应变片是一种常用的力学测试仪器，用于测量扭矩和角位移之间的关系。
它由一对相互垂直的应变片组成，可以转换扭矩为电信号输出，从而实现对扭矩的测量。
扭矩应变片的原理是基于应变片的工作原理。
应变片是一种能够感知物体形变的传感器，它可以将物体的应变转换为电信号输出。
应变片通常由金属箔片组成，其中一层箔片被固定在被测试物体的表面，另一层箔片则被粘贴在固定的基底上。
当被测试物体发生形变时，两层箔片之间的距离发生改变，从而引起电阻的变化，进而转换为电信号输出。
扭矩应变片的工作原理基于应变片的这种特性。
它由两个相互垂直的应变片组成，其中一个应变片被固定在转轴上，另一个应变片则被固定在转轴外部的支撑结构上。
当转轴受到扭矩作用时，它会发生形变，从而导致两个应变片之间的距离发生改变。
这种形变会引起电阻的变化，进而转换为电信号输出，从而实现对扭矩的测量。
扭矩应变片的优点是精度高、响应速度快、可靠性好。
它可以测量很小的扭矩变化，同时也能够测量高速旋转的物体。
此外，扭矩应变片还可以与其他测量仪器配合使用，如角位移传感器、速度传感器等，从而实现更加精确的测量。
扭矩应变片广泛应用于机械、航空航天、汽车、电子等领域。
在机械领域，它常用于测量发动机、齿轮箱、传动轴等的扭矩。
在航空航天领域，它常用于测量飞机、火箭等的扭矩。
在汽车领域，它常用于测量发动机、变速器等的扭矩。
在电子领域，它常用于测量电机、电动工具等的扭矩。
扭矩应变片在实际应用中需要注意以下几点。
首先，需要根据被测试物体的性质和使用环境选择合适的应变片型号和参数。
其次，需要保证应变片与被测试物体之间的接触良好，以确保测量精度。
第三，需要进行校准和修正，以消除测量误差。
最后，需要注意应变片的使用寿命和维护保养，以确保其长期稳定的工作。
总之，扭矩应变片是一种重要的力学测试仪器，具有精度高、响应速度快、可靠性好等优点，广泛应用于机械、航空航天、汽车、电子等领域。
在实际应用中，需要注意选择合适的型号和参数、保证接触良好、进行校准和修正、注意使用寿命和维护保养等问题，以确保其长期稳定的工作。
扭矩测量说明及应变片使用详解
扭矩测量说明及应变片使用详解扭矩测量是工程和科学领域常用的一种测量技术，用于测量旋转装置所产生的扭矩力。
扭矩测量的准确性对于许多应用至关重要，如机械传动系统的设计和优化、电机和发动机的性能评估以及材料的研究等。
在进行扭矩测量时，通常会使用应变片作为测量元件。
应变片是一种能够测量物体应变的传感器。
应变片的工作原理基于金属材料在受到力或力矩作用时会发生形变的性质。
应变片通常由金属箔片或薄膜制成，具有非常高的敏感性和可靠性。
下面我将详细介绍扭矩测量的具体说明及应变片的使用方法。
1.扭矩测量的具体说明：-首先，确定测量范围和精度要求，选择合适的扭矩传感器。
扭矩传感器通常分为静态和动态两种类型。
静态扭矩传感器适用于不需要频繁变化的测量，而动态扭矩传感器适用于高速旋转的测量。
-安装扭矩传感器。
将扭矩传感器正确安装在被测装置上，确保与装置的旋转轴垂直，并紧固螺栓。
-连接传感器与数据采集仪表。
使用合适的电缆将传感器与数据采集仪表连接起来，确保信号传输可靠。
-进行零点校准。
在测量之前，对传感器进行零点校准，即在没有扭矩作用下将测量结果调整为零。
-进行扭矩测量。
通过施加扭矩到被测装置上，观察数据采集仪表上的数据变化，即可得到扭矩测量结果。
-记录和分析数据。
根据需要，将测量结果记录下来并进行数据分析，以便进一步的应用。
2.应变片的使用方法：-确定测量点。
根据需要，确定要测量的位置和方向。
通常在扭矩作用处附近选择一个具有较高应变的区域。
-准备工作。
将应变片正确地粘贴或固定在待测物体上，并确保表面光洁无尘。
-粘贴应变片。
使用专用的应变片粘接剂，在应变片和被测物体表面均匀涂布，然后将应变片贴合在被测物体上。
-加热过程（可选）。
一些应变片需要经过一个加热过程，以确保粘接效果和稳定性。
可以通过烘箱或其他加热设备进行加热，同时要注意控制温度和加热时间。
-连接测量电路。
使用导线和连接器将应变片与测量电路连接起来。
在连接过程中要注意保持导线的良好接触和电气连接。
应变力和转矩的测量
广东工业大学 机电工程学院 2006年3月9日星期四 22:57
二. 弹性变形式的力传感器
2.
机 差动
械 工
变压
程 测
器式
试 技
力传
术 感器
力 弹性变形
电信号
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二. 弹性变形式的力传感器 3. 压电式力传感器
广东工业大学 机电工程学院 2006年3月9日星期四 22:57
第八章 应变、力和转矩的测量
动态电阻应变仪方框图
机 械 工 程 测 试 技 术
广东工业大学 机电工程学院 2006年3月9日星期四 22:57
8.1 应变、应力的测量
二. 应变仪的电桥特性
1. 交流电桥
机
械 工 程 测
uy
u0 4
( R1 R
8-16 感应式扭矩传感器 信号3和信号4的相位差与相对扭转角、扭矩成正比。
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二. 利用转轴的扭矩变形来测量扭矩 8-17 光电式扭矩传感器
机 械
扭矩愈大，扭转角
工 程
愈大，穿过光栅的
测 试
光量愈大，光敏元
技 术
件的输出愈大
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《机械工程测试技术》
第八章 应变、力和转矩的测量
机 械
1. 内容
工
程 测
8.1 应变、应力的测量
试
技
术
8.2 力的测量
8.3 转矩的测量
2. 重要性
广东工业大学 机电工程学院 2006年3月9日星期四 22:57
基于电阻应变片的扭矩测量方法研究
基于电阻应变片的扭矩测量方法研究【摘要】电阻应变片式传感器是应用最广泛的传感器之一。
将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，可构成测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数的电阻应变式传感器。
【关键词】应变片;测量扭矩1.引言自20世纪30年代电阻应变计问世以来，应变电测方法和技术作为实验力学的重要组成部分经历了长期的发展，逐步广泛应用于各种工程结构的应力分析，制成各种传感器，推广应用于各个领域。
应变电测与传感器方法和技术，其测量系统包括三大部分：应变计，传感器，测试仪器。
2.电阻应变片的结构和工作原理2.1 基本结构金属丝绕制成敏感栅，敏感应变的变化;基底用来固定敏感栅，同时还有绝缘作用;覆盖层主要起保护作用。
敏感栅焊接引出线用以和外接导线相连。
2.2 灵敏系数灵敏系数就是单位应变所能引起的电阻的相对变化。
在外力作用下，电阻丝的电阻变化为：电阻丝的轴向应变横向应变在弹性范围内金属的轴向应变ε与横向应变ε’成正比，即有：μ=-ε’/ε;称μ为泊松比或横向变形系数。
有：，，Ks为金属丝的应变灵敏系数，Ks越大，单位变形引起的电阻相对变化越大。
3.温度误差补偿方法应变片由于温度变化所引起的电阻相对变化，称此现象为温度效应。
应变片由于温度效应而产生的误差称为温度误差。
图1 电桥3.1 桥路补偿法采用电桥如图1所示，R1为工作片，RB为补偿片。
工作片贴在试件上，而补偿片贴在材料、温度与试件相同的补偿块上，R3、R4为固定电阻。
电桥平衡条件：R1·R4=RB·R3，当温度变化时，R1、RB都发生变化，但由于R1、RB完全相同、工作环境相同，则由于温度产生的附加电阻变化，ΔR1、ΔRB符号、数值均相等，电桥仍平衡，故无输出。
工作时只有工作片感受应变，补偿片不感受应变，此时，电桥输出就只与被测试件的应变有关而与温度无关。
3.2 应变片自补偿法应变片自补偿法――使温度变化时，产生的附加应变为0或互相抵消的方法。
第7章应变、力和转矩的测量讲解
u0 2
ksg
特点：输出电压提高1倍，可消除拉（压）影
响，另外，温度互为补偿
四片半桥或全桥
uU y
u0 4
skg [1
(2 ) 0 0]
u0 2
skg
特点：输出电压提高1倍，能消除拉（压）影响，温度互为
补偿。或者输出电压提高到4倍，能消除拉（压）影响，温
度互为补偿。
(二)、拉（压）力的计算 1．应力测量原理
特点：
1、不能消除弯矩的影响
2、能补偿温度的影响
3、输出电压提高到（1+μ）倍
3、试件受力状态图（全桥测量） 电桥接法：
电桥输出电压：
uy
1 2
u0k 1
拉（压）应变：
i
21
特点： 1.能消除弯矩的影响 2.能补偿温度的影响 3.输出电压提高到2（1+μ）倍
轴向拉伸（或压缩）载荷下应变测试的应变片的布置和接桥方法
则产生 ∆R一致）；
3）.在同一温度环境下工作；
满足以上3条件，则热输出一样，所引起的∆Rt接于 相邻臂则消除温度的影响。
工程测试技术与信息处理 第 9 章
而扭矩
Mk
max
W扭
E 1
W扭
抗扭截面系数
W扭
D3
16
测扭矩，不能消除弯曲及拉（压）影响，另设温度
补偿。
工程测试技术与信息处理 第 9 章
uy
u0 4
sg [1
(2 )
0
0]
u0 2
sg
i /2
应变片扭矩传感器参数
应变片扭矩传感器参数
1.工作原理：采用应变片原理，通过测量扭矩引起的材料应变变化，将其转换为电信号输出。
2.额定扭矩范围：0-500N·m（可根据需求定制）。
3.灵敏度：0.1mV/V（每牛顿·米应变引起的电压变化）。
4.线性度：≤ ±0.5%。
5.输出信号：4-20mA（可选0-10V）。
6.电源电压：10-30V DC。
7.温度范围：
- 工作温度：-20℃~70℃。
- 存储温度：-40℃~85℃。
8.安装方式：可选法兰式安装或夹持式安装。
9.保护等级：IP65（防尘防水）。
10.材料：
- 外壳：不锈钢。
- 应变片：合金钢或钛合金。
- 电缆：高温耐磨硅胶电缆。
11.标定证书：提供出厂标定证书，可选ISO 9001认证。
以上仅为示例参数，具体参数和规格可根据实际需要进行定制。
机械工程中应变,力与扭矩测量1
机械工程中应变、力与扭矩测量在机械工程中，应变，力与扭矩的测量非常重要，对这些物理量的测量可以分析零件或结构的受力状态以及工作的可靠性，设计计算结果的正确性，确定整机在实际工作时负载情况等。
应变测量在工程中常见的测量方法是应变测法。
他是通过电阻应变片，先测出工件表面的应力，应变的关系式来确定工件表面应力状态的一种实验用力分析方法。
一·电阻应变片（计）的工作特性电阻应变片测量技术是利用电阻应变片（计）测定构件表面的应变，再根据应力、应变的关系式确定构件表面应力状态的一种应力分析方法。
原理为压阻效应，主要是受到材料电阻率的影响。
电阻应变计又称电阻应变片，金属电阻应变片的工作原理基于弹性材料的机械应变效应。
（一）应变和力测量系统可分为三个基本环节：1.传感器，通过零件或弹性元件将力转变为应变，再由电阻应变计将机械应变转变为电阻变化量；2.电阻应变仪，放大由电阻应变片（计）组成的电桥所输出的电压，以电压或电流信号输出；3.指示、记录装置，可为指针式仪表，或示波器、记录器、计算机，作用是对信号加以指示、记录或分析（二）电阻应变计的工作特性【半导电阻应变计（金属）又称电阻应变片，工作原理基于弹性材料的机械应变效应。
体应变片为压阻效应】(1) 应变计（片）的灵敏系数KK=（R/R）/ε( ε=l / l)(2)可测应变范围应变计的最小可测应变量决定于应变计的灵敏系数及测量仪器的灵敏度常用应变仪可测最小应变为１微应变，记作 1με(1 με=10-6 )相当钢质试件上的应力为σ＝Ｅε≈0.2MPa。
可测最大应变取决于应变计的强度、线性范围及粘结剂的效能.(3)温度的影响应变计的电阻温度系数是其安装在试件上时单位温度变化所产生的电阻相对变化量。
例：贴在钢质试件上康铜应变片（计）的电阻温度系数α0 约为12με／℃，灵敏度系数 K 约为 2，由 Kε＝α0 t 可知，温度变化 1℃相当于应变值 6με。
这说明电阻应变计的热输出是不能忽略的，可利用电桥特性进行温度补偿，也可采用温度自补偿应变计。
物理实验技术中的扭矩测量与分析方法
物理实验技术中的扭矩测量与分析方法扭矩是物体受到力矩作用时所产生的旋转力，是物体旋转运动的力量衡量标准。
在物理实验中，扭矩测量与分析是十分重要的一项工作。
本文将介绍几种常见的扭矩测量方法，并探讨扭矩分析的方法与应用。
一、扭矩测量方法1. 杠杆原理法杠杆原理法是最常见也是最简单的扭矩测量方法之一。
它通过测量杠杆上的力矩和力臂长度，计算出所施加的扭矩大小。
这种方法的基本原理是利用杠杆平衡条件，即左右两端力矩的大小相等。
通常，通过在杠杆上设置测力传感器来测量作用力的大小，再通过力臂长度来计算出扭矩。
2.应变片法应变片是一种具有高灵敏度的传感器，可以用于测量扭矩。
应变片法是基于应变片的变形来测量扭矩的。
应变片的粘贴在试件上，在试件扭转时产生应变，通过测量应变片的应变量可以计算出扭矩大小。
这种方法适用于对小范围扭转力矩的精确测量。
然而，应变片的选取和安装相对复杂，需要一定的专业知识和技能。
3.电容式法电容式扭矩传感器是一种常用的高精度测量方法。
它利用电容器的电容量与电容器之间的距离和介电常数成正比的原理，测量扭矩的大小。
电容式扭矩传感器通常由金属圆盘和电容元件组成。
当扭矩传感器受到旋转力矩作用时，金属圆盘发生变形，从而改变了电容元件之间的距离，通过测量电容变化即可得到扭矩大小。
二、扭矩分析方法1.频谱分析法频谱分析法是一种常用的扭矩分析方法。
它通过测量扭矩信号的频谱特征来分析扭矩信号中的频率成分和幅值变化。
通过频谱分析，可以确定扭矩信号的主要频率成分和其它频率成分的大小和变化规律，从而对扭矩信号的特征有更深入的认识。
频谱分析法可用于故障诊断和性能优化等方面。
2.统计分析法统计分析法是通过对扭矩信号进行统计学分析来获得更多有用信息的方法。
通过对扭矩信号样本的统计分析，可以得到均值、标准差、峰值等统计量，并利用这些统计量进行分析和判断。
例如，可以通过统计分析法判断扭矩信号的稳定性和周期性，进而优化系统设计和操作。
浅谈发动机曲轴转矩测量工艺
浅谈发动机曲轴转矩测量工艺在汽车制造业中，发动机曲轴的转矩测量是一项至关重要的技术环节。
它如同医生对病人进行体检一样，通过精确的测量来确保发动机的健康和性能。
然而，这一过程并非易事，它需要精密的设备、严谨的操作以及科学的分析方法。
首先，我们要明白转矩测量的重要性。
发动机曲轴是汽车动力系统的核心部件，它的转矩直接影响到发动机的功率输出和燃油经济性。
如果转矩测量不准确，就可能导致发动机性能下降，甚至出现故障。
因此，我们必须像对待生命一样对待这项技术，给予它足够的重视和投入。
目前，业界普遍采用的转矩测量方法是应变片法和磁电式传感器法。
这两种方法各有优缺点，但都能在一定程度上满足生产需求。
然而，随着科技的发展和市场的不断变化，我们需要更加高效、准确的测量方法来适应未来的挑战。
在这方面，我们可以借鉴一些先进的技术理念。
例如，利用人工智能算法对测量数据进行实时分析和预测，从而实现更快速、更精确的测量结果。
同时，我们还可以探索新型传感器的研发和应用，以提高测量精度和稳定性。
当然，技术创新并不是一蹴而就的过程。
我们需要投入大量的人力、物力和财力来进行研究和开发。
但这是一项值得的投资，因为它将为我们带来巨大的经济效益和社会价值。
正如一位伟大的科学家所说：“科学是人类进步的阶梯”，我们应该勇往直前，不断攀登科技的高峰。
除了技术创新外，我们还需要关注人才培养和团队建设。
一个优秀的团队是实现技术创新的关键因素。
因此，我们应该注重培养具有创新精神和实践能力的人才，为他们提供良好的工作环境和发展机会。
只有这样，我们才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
最后，我想强调的是，发动机曲轴转矩测量工艺的创新是一个长期而艰巨的任务。
我们需要保持谦虚谨慎的态度，不断学习和进步。
只有这样，我们才能为汽车制造业的发展做出更大的贡献。
总之，发动机曲轴转矩测量工艺的创新是一项具有重要意义的工作。
我们应该充分利用现代科技手段，不断提高测量精度和效率，为汽车制造业的发展注入新的活力。
第九章应变力和转矩的测量
满足以上3条件，则热输出一样，所引起的∆Rt接于 相邻臂则消除温度的影响。
工程测试技术与信息处理 第 9 章
5）.减少贴片误差； 6）.应变片工作条件应与额定条件一致； 7）.排除现场的电磁干扰。
如接地不良；导线间的静电感应、互 感、漏电等；附近的强磁场干扰等。
工程测试技术与信息处理 第 9 章
工程测试技术与信息处理 第 9 章
（二）差动变压器式力传感器 F 作用在球面垫上→弹性元件2变形→
铁心相对线圈发生位移→由差动变压器输 出的电信号测得F。 （三）压电式力传感器
作用力→压电晶片→变形产生电荷（P191 图8—6 ）。
工程测试技术与信息处理 第 9 章
（四）压磁式力传感器
某些铁磁材料（如硅钢片），在受外力作 用后，其内部产生了机械应力，从而引起导 磁系数的变化，此种现象称作“压磁效应”， 压磁力传感器就是利用压磁效应工作的。
变片的电阻丝发生 伸长或缩短的变形， 即不能产生电阻的 变化，故不能直接 测量剪力。
但在一悬臂梁上作用一力P，则此力引起各截 面的横截面上的横剪力是相等的，即Q=P。
工程测试技术与信息处理 第 9 章
M PL QL WE Q WE
L
显然，测出的剪力Q与L有关，作用点改 变（L变化）即影响测量结果，且有些情况，L 值无法量得，故可：
受力
工程测试技术与信息处理 第 9 章
电桥接法：
不受力，作补偿用 电桥输出电压：
拉（压）应变：
机械应变 i 指示应变
uy
1 4
u0
S
g
特点： 1、不能消除弯矩的影响
2、能补偿温度的影响
2、 试件受力状态图
工程测试技术与信息处理 第 9 章
应变力和扭矩的测试
力---变形---电阻
3.1.1电阻应变片旳工作原理
电阻应变片是利用电阻应变效应测量应变 旳传感器。
电阻应变效应，就是导体或半导体在受到 外力旳作用下，会产生机械形变，从而造成其 电阻值发生变化旳现象。
应变：单位长度上旳变形。
选择应变片旳材料得当,能够使应变片旳输入(应变值)和它 旳输出(电阻变化率)成线性关系.
若导体的长度为L，截面积为A，电阻率为，则电阻R为
R=
L A
式中L、A、三个参数的变化都会引起电阻的变化，其变化值为dR
dR
dL
A
L A
d
L
A2
dA
方程式两边都除以R，由于R L ,则可得
A
dR dL d dA R L A
若导体截面为圆形，则A r 2 , dA 2 rdr,
例单晶体半导体在外力作用下，原子点阵排列 规律发生变化，导致载流子迁移率及载流浓度 的变化，从而引起电阻率的变化。
• 半导体应变计
•优点：应变敏捷度大;体积小 •缺陷：温度稳定性和可反复性不如金属应变片
金属应变片和半导体应变片主要区别： 前者是利用导体变形引起电阻的变化； 后者利用半导体电阻率变化引起电阻的变化。
• 故电压输出仅与F引起旳弯曲变形有关。F作用使
上 压面应R1应变变，R片其1=电阻R 变产化生R量拉2 =应-变RR2，下面旳
产生
为
，
，则反应力F大小旳
输出电压为:
R u0 2R0 ui
• 如要进一步提升电桥旳敏捷度，可采用全桥。
当 R1 R2 R3 R4 R0
R1 =R2 =R3 =R4 R
1
扭矩应变片
扭矩应变片扭矩应变片是一种用于测量扭转力矩的传感器。
它是由一对细长的金属片制成的，这对金属片的一端固定，一端则与被测试物相连。
当被测试物发生扭转时，这对金属片将发生形变，从而产生电信号。
这个信号可以被放大和处理，以便于测量扭转力矩的大小和方向。
扭矩应变片的工作原理是基于金属的弹性变形特性。
金属在扭转时会发生弹性变形，这种变形会导致金属的外形和尺寸发生微小的变化。
这些变化可以通过电阻、电容等方式来检测和测量。
扭矩应变片就是利用了这种原理，将金属片作为弹性元件，通过测量其电学特性的变化来测量扭转力矩。
扭矩应变片有很多种不同的结构和制作工艺，但它们都具有以下共同特点：1. 高精度：扭矩应变片可以实现非常高的精度和分辨率，通常可以达到0.1%或更高的精度。
2. 高可靠性：扭矩应变片具有很高的可靠性和稳定性，可以长期稳定地工作。
3. 宽测量范围：扭矩应变片可以测量很广泛的扭转力矩范围，从几微牛·米到几千牛·米都可以测量。
4. 方便使用：扭矩应变片可以直接安装在被测试物上，不需要复杂的安装和校准过程。
扭矩应变片广泛应用于许多领域，如机械制造、航空航天、汽车工业、电力工业等。
下面我们将分别介绍它们在这些领域中的应用。
1. 机械制造在机械制造中，扭矩应变片主要用于测量旋转轴上的扭矩。
例如，在发动机、减速器、电机等设备中，扭矩应变片可以测量输出轴上的扭矩，以便于评估设备的性能和寿命。
此外，扭矩应变片还可以用于测试机床的切削力和加工质量，以及测量机器人的关节力矩和位移。
2. 航空航天在航空航天领域，扭矩应变片主要用于测量飞机和火箭发动机的扭矩。
例如，在液体火箭发动机中，扭矩应变片可以测量涡轮泵和涡轮增压器的扭矩，以便于评估发动机的性能和寿命。
此外，扭矩应变片还可以用于测试飞机机翼和尾翼的扭矩，以及测量航空电机的扭矩和转速。
3. 汽车工业在汽车工业中，扭矩应变片主要用于测量发动机和变速器的扭矩。
例如，在汽车发动机中，扭矩应变片可以测量曲轴和飞轮的扭矩，以便于评估发动机的性能和寿命。
扭矩应变片
扭矩应变片扭矩应变片的基本原理是利用材料的应变来测量扭矩的大小。
应变是材料在受到外力作用下产生的形变量，其大小与外力的大小成正比。
扭矩应变片的工作原理是将应变传感器固定在受力部件上，当受力部件受到扭矩作用时，应变传感器会产生应变，应变信号被传递到电子测量仪器中进行处理，从而得出扭矩大小。
二、扭矩应变片的结构扭矩应变片通常由两个金属片组成，它们被粘贴在一起，形成一个双层结构。
这两个金属片的材料通常是高弹性合金，如钛合金、铬钼钢等。
当这个双层结构受到扭矩作用时，两个金属片之间的距离会发生微小的变化，从而产生应变。
应变信号会通过导线传递到电子测量仪器中进行处理和分析。
三、扭矩应变片的应用扭矩应变片在汽车工业、航空航天、建筑工程、制造业等领域都有着广泛的应用。
以下是扭矩应变片的一些应用场景：1. 汽车工业：扭矩应变片可以用于汽车发动机的测试和调整，以确保发动机的性能和耐用性。
2. 航空航天：扭矩应变片可以用于飞机发动机和机翼的测试和调整，以确保飞机的安全性和性能。
3. 建筑工程：扭矩应变片可以用于建筑结构的测试和调整，以确保建筑物的稳定性和安全性。
4. 制造业：扭矩应变片可以用于机器和设备的测试和调整，以确保它们的性能和耐用性。
四、扭矩应变片的未来发展趋势随着科技的发展和应用场景的不断扩展，扭矩应变片的未来发展趋势也将更加多样化和智能化。
以下是扭矩应变片未来的发展趋势： 1. 智能化：扭矩应变片将会越来越智能化，可以通过无线传输技术将数据传递到云端，进行实时监控和分析。
2. 多功能化：扭矩应变片将会越来越多功能化，可以同时测量多个参数，如温度、压力等，从而提高测试的准确性和可靠性。
3. 轻量化：随着材料科学的发展和制造技术的进步，扭矩应变片将会越来越轻量化，从而减少对机器和设备的负担，并提高测试的精度和灵敏度。
4. 自动化：扭矩应变片将会越来越自动化，可以自动调整和校准，从而提高测试的效率和精度。
总之，扭矩应变片是一种重要的传感器，它可以用于检测机器和设备受到的扭矩大小。
扭矩测量说明及应变片使用详解
扭矩测量说明一、测量原理：由材料力学知，当受扭矩作用时，轴表面有最大剪应力T max。
轴表面的单元体为纯剪应力状态，在与轴线成45度的方向上有最大正应力〇1和〇2，其值为|〇1 I= |〇2 I= T max。
相应的变形为e1和e2，当测得应变后，便可算出T max及扭矩。
测量时应变片沿与轴线成45°的方向粘贴 (可以使用扭矩测量45度角专用应变片）。
由于采用无线传输技术，测量节点跟随轴旋转，不再需要拆轴安装扭矩传感器。
二、粘贴应变片：正确粘贴应变片是保证扭矩准确测量的关键步骤，不合适的粘贴将引起零飘，蠕变等问题。
为了减小电流消耗，推荐使用350欧姆或更大阻值应变片。
1.组桥方式：推荐使用专用扭矩测量应变片(45度角)组成全桥进行扭矩测量。
可以使用单片半桥应变片（比如BE350-5HA)，上下对称沿轴向贴片，组成全桥，该贴法具有消除弯曲影响的优点。
也可以使用单片全桥应变片，该贴法具有粘贴方便的优点，但是应变片成本较高，不能消除弯曲影响。
图1上下半桥贴法2.粘贴应变片2.1电阻应变片的选择：在应变片灵敏数K相同的一批应变片中，剔除电阻丝栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈点等缺陷的应变片。
用数字万用表的电阻档测量应变片的电阻值R,将电阻值在350 ±2 □范围内的应变片选出待用（应变片灵敏系数由厂家标定，一般为2.00左右)。
2.2轴表面的处理：用锉刀和粗砂纸等工具将试件在轴上的贴片位置的油污、漆层、锈迹、电镀层除去，再用细砂纸打磨成45°交叉纹，之后用镊子夹起丙酮棉球将贴片处擦洗干净，至棉球洁白为止。
见图2-1。
测点定位：应变片必须准确地粘贴在试件的应变测点上，而且粘贴方向必须是要测量的应变方向(如果使用专用45度角应变片，应变片沿轴向粘贴）。
为达到上述要求，要在试件上用钢板尺和划针画一个十字线(一根长，一根短)，十字线的交叉点对准测点位置，较长的一根线要与轴向一致。
转矩测量
当T=0时，u1和u2相位差 为固定值。 当T不为零时，其相位差 变化，且与T成正比。
相位移式转矩传感器
应变片式转矩传感器
磁致伸缩式转矩传感器
优点：
ห้องสมุดไป่ตู้
式中，R为扭矩轴表面磁阻， Rm为铁心和扭矩轴之间的气隙磁阻
1。非接触测量，不需要维修，工作可靠，坚固耐用。 2。对扭矩轴的要求不高，采用低碳钢即可。 3。当切应力在3000N/cm2以下时，输出电势与扭矩呈线性关系。
光电式转矩传感器
当T=0时，光线不能同时透过两片光栅，光敏元件输出为零。 当T不为零时，两光栅出现相位转角，T越大，光敏元件得到的光 通量越大，输出信号越大，且与正比于T。
齿轮齿根贴应变片
齿轮齿根贴应变片
齿轮齿根贴应变片是一种专用于检测齿轮运动特性的测试仪器，可准确测量出齿轮当
前的转速和转矩。
齿轮齿根贴应变片通常装在齿轮的齿根上，当齿轮组件的运动特性发生
改变时，应变片展开，可以准确测量出齿轮的转速和转矩。
它具有精密测量齿轮特性、简
单易安装、体积小巧等特点，适用于轻机械和汽车齿轮的智能控制及检测齿轮工作特性的
要求。
齿轮齿根贴应变片一般是由传感器、应变元件和复合安装板等组成。
传感器用于测量
齿轮组件的动态变形，显示出齿轮转速和转矩；应变元件用于测量齿轮组件的当量偏差，
将应变数据传输至传感器；复合安装板可将上述组件元件组装在一起，用于固定齿轮组件上，其连接螺母可使传感器与应变元件紧凑而稳定地连接在一起。
安装齿轮齿根贴应变片的步骤通常是先将应变元件和传感器放入复合安装板上，用螺
母固定，再将复合安装板放入齿轮组件上，用螺钉及垫片将复合安装板固定在齿轮齿根上，最后将传感器与外部控制仪连接，实现对齿轮运动特性的监控和检测。
齿轮齿根贴应变片是一种用于精确测量齿轮运动状态的智能测试仪器。
可以根据应变
片的变形，准确测量出齿轮的转速和转矩，分析齿轮的当量偏差，有效的检测出齿轮的故障。
它的使用可以提高机械部件的可靠性和使用寿命，及时发现故障，消除隐患，有效的
保护机械设备的正常运行，减轻维护费用。
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运动控制系统中针对位置、转速、张力等的控制在本质上是通过控制电动机的转矩来实现的。
而在一些以转矩为控制目标的系统如造纸机和轧钢机的卷取系统和齿轮箱疲劳试验系统中，转矩传感器则更是必不可少的测量反馈环节。
转矩的测量一般通过对轴的弹性扭转形变的测量来实现，其方法是在驱动轴和负载轴之间串接一个高强度高弹性材料制作的轴。
这个轴可以传递转矩同时又可以产生较大的扭转形变，因此一般称之为弹性轴或扭力轴。
在这个轴上可以安装传感器将其形变转换为电信号，间接实现对转矩的测量。
基于应变片的转矩测量
应变片是一种将形变转变为电阻变化的传感器。
导体在承受机械变形时其电阻值将产生相应的变化，其应变一电阻效应可用应变灵敏系数K来描述K＝(△R/R)/(△L/L)
式中△R/R和△L/L分别是导体电阻和长度的相对变化率。
应变片一般是将栅状的金属丝或金属箔由基片和覆盖层固定后制成，在应用中用胶粘在被测对象上。
被测对象的变形通过粘胶传递到应变片上。
轴在转矩的作用下，其表面受力状况与位置有关。
在与轴线方向成45°的方向上受力最大。
在图12.26中的转矩M作用下，沿AA’方向零受压缩力，沿BB’方向承受拉伸力。
因此，若分别按这两个方向粘贴应变片1和2，则扭转形变将导致1的阻值减小，2的阻值增大。
将这两个应变片作为电桥的一臂接入电桥，若在转矩为零的情况下调整电桥使其平衡，则当转矩存在时电桥的输出就是转矩的度量。
采用应变片进行转矩测量的优点是动态性能较好，可以实时地得到转矩信号。
其缺点是应变片和转轴一道转动，需要电刷和滑环将应变片的接点引出，这是导致可靠性和可维护性不佳，易于引入干扰的原因。