最新11其他机械参量测量 (2)
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冲击加速度的测量 系统主要组成：压电加速度计、电荷放大器、峰值电压表
冲击波形的测量 系统主要组成：压电加速度计、电荷放大器、记忆示波器
冲击脉冲的频谱分析 系统主要组成：压电加速度计、电荷放大器、频谱分析仪
11.1.2 扭矩的测量
1，扭矩的分类 扭矩的时间历程：扭矩随时间的变化过程
静止扭矩
静态扭矩
扭矩 （wk.baidu.com间历程）
1，热电阻测温仪 分类：金属丝热电阻测温仪、热敏电阻测温仪 测温原理、组成：
RAM
A
A/D
CPU
显示
铂电阻测温方框图
测温理论：感温元件的电阻与温度的关系特性
a,列表法
快速、准确。计算机查表比计算的速度快得多，快速查表算法 的应用。但有可能在表中找不到对应的值。
表格法标定
被测电压（V） 1.130 1.245 1.415 1.567 ┇
11.2 温度的测量
7个基本物理量之一
传统测温仪的组成：感温部分、显示机构
根据感温部分的测温原理不同可将测温仪分为：
接触式测温仪： 利用热平衡原理，传感器和被测对象直接接触， 使二者处于同一热平衡状态，具有同一温度
非接触式测温仪 ：利用热辐射原理，传感器部和被测对象接触
接触式和非接触式测温仪特点
1
3
45．
135。
M
M
3
1
轴体表面应力计算简图
（2）转角测扭矩
在扭矩M 的作用下，扭角与扭矩M 成正比。电磁耦合
将扭角信号耦合成电信号，再经定标输出扭矩值。
l A
M
M
轴体扭转角变位简图
3，典型扭矩测量传感器 （1）电磁齿（栅）式扭矩传感器
扭矩 扭角 两路电信号
检测相差
磁电式扭矩检测头
（2）应变片式数字扭矩传感器
测温仪 器类型
接触 式
非接触 式
传感器类型或探测器
热膨胀 式
热电偶
热电阻
水银 双金属 液体 气体 铂铑-铂 其它
铂 镍 铜
热敏电阻
辐射探测器 光学探测器
热电探测器 光子探测器
测温范围（℃） 精度（%）
特点
-50~650
0.1~1
简单方便、易损坏、感温部大 结构紧凑、牢固可靠
-30~600 -20~350 0~1600 -200~1100
1 1 1 1
精度及灵敏度均较好、感温部大， 须注意环境温度的影响
体积小、响应快、灵敏度高、线 性度差，注意环境温度影响 不干扰被测温场、辐射率影响小、 应用简便、不能用于低温
不干扰被测温场、响应快、测温 范围大、易受外界干扰
11.2.1 接触法测温
根据传感器的不同，有：热电阻测温仪、热电偶测温仪、 膨胀式测温仪、数字温度传感器测温仪
稳定电源 应变电桥 放大器 V/F转换器
发光二极管
信变 号压 环器 行
齿 轮 盘
能源环行变压器
信
号
±15V
励磁电源
电
路
T扭矩输出 n 转速输出
光敏三极管
应变扭矩传感器原理图（虚线内为旋转部分）
（3）光电式扭矩传感器
4 转速测量 5 功率测量 6 虚拟式扭矩、转速、功率、机械效率测量仪
QLVNJ-2型虚拟式扭矩、转速和功率测量仪
度不同，则回路中会产生一个电动势，称之为热电势。它的大小和两端
的温度差有关。A、B焊接成对后称之为热电偶。
热电偶接点可通过软焊、铜焊、熔焊或简单加压等方法固定到被测
表面上。绝缘的热电偶丝应与表面等温部分紧密接触，它既要正确传输 固体表面的真实温度又不干扰表面温度。下面是热电偶和被测表面的几
种连接方式：
加速度
瞬态冲击力
（2）瞬态冲击力测量的特点
a，冲击过程的作用和持续时间很短，要求测量仪器响应要 快，上升时间短。
b，冲击作用强度大，要求测量仪器动态范围大。 c，冲击波频谱连续，包含所有频率成分，要求测量仪器有 较宽的频率范围。 d，要求显示记录设备具有捕捉瞬态信号的能力。
（3）瞬态冲击力主要测量参数及其测量系统的组成
1 1 0.2~0.5 0.4~1.0
耐振、价廉、感温部大
适应性强、结构简单、方便经济。 寄生热电势及动圈式仪表电阻影 响测量结果
-260~600 -50~300 0~180
-50~350
800~3500 700~3000 200~2000
0~3500
0.1~0.3 0.2~0.5 0.1~0.3
0.3~1.5
动态扭矩
恒定扭矩 缓变扭矩 微脉动扭矩
扭矩不随时间变化 或随时间变化很小
振动扭矩
过渡扭矩 扭矩随时间变化很大
随机扭矩
2，扭矩测量的基本原理 *传递法（扭轴法）、平衡力法（反力法）及能量转换法
（1）应变测扭矩
在扭矩M 的作用下，轴体表面沿与轴线成450和1350角方向上的主
应力在数值上与轴体表面的最大扭应力相等。
11其他机械参量测量 (2)
1，测力传感器：
（1）应变式测力传感器
利用静力效应测力的位移 型传感器。测力弹性元件 有柱式、环式、梁式等。
右图为测量压缩力的柱式 应变片测力头的典型构造
弹性膜板式（三分力）
八角环式（三分力）
3，力测量典型事例之二——瞬态冲击力的测量
（1）瞬态冲击力测量的原理 动力效应
被测温度（℃） 30.60 49.50 79.90 99.90 ┇
b,作图法
可由列表法所得。但这里指的是感温元件电阻与温度的关系图。
c,内插法——分段曲线拟合
建立在列表法的基础上，关键在于分段和多项式的阶数设置。
分段的合适与否以及多项式是否设为合适的阶数，都会影响测试 仪的精度。通常由表格可以得到如下表达的拟合曲线：
tu a b u c2u d3 u
但是一个函数关系式无法准确地表达整个测温范围内的电压—
—温度函数关系，这就要求分段，分别对每一段进行拟合，使得每
一段用不同的多项式来表示，但段 与段之间多项式的联接是光滑的。
这种方法称为分段曲线拟合。当多项式的次数为1次时，就变成了分
段线性拟合，此时分段应适当，以获得较高的精度 。得到如下所示
的方程组：
tu 1 a b1 u c1 2 u d1 3 u
tu 2 a b2 u c2 2 u d2 3 u
tu na bn u cn 2 u dn 3 u
2，热电偶测温仪
利用受热时热电偶闭合回路产生热电动势的原理。在两种不同成分
的导体（或半导体）A和B组成的闭合回路中，如果它们的两个接点的温
接点直接固定在表面上
置于集热包内的接点
固定在槽内的接点
固定在管闭弦向孔内接点
2
R2
4
_
R1
+
5
_
+
R3
R4
1
t
3
_
+
1—热电偶 2—补偿导线 3—补偿器 4—普通导线 5— 显示装置
热电偶温度仪测量回路
冲击波形的测量 系统主要组成：压电加速度计、电荷放大器、记忆示波器
冲击脉冲的频谱分析 系统主要组成：压电加速度计、电荷放大器、频谱分析仪
11.1.2 扭矩的测量
1，扭矩的分类 扭矩的时间历程：扭矩随时间的变化过程
静止扭矩
静态扭矩
扭矩 （wk.baidu.com间历程）
1，热电阻测温仪 分类：金属丝热电阻测温仪、热敏电阻测温仪 测温原理、组成：
RAM
A
A/D
CPU
显示
铂电阻测温方框图
测温理论：感温元件的电阻与温度的关系特性
a,列表法
快速、准确。计算机查表比计算的速度快得多，快速查表算法 的应用。但有可能在表中找不到对应的值。
表格法标定
被测电压（V） 1.130 1.245 1.415 1.567 ┇
11.2 温度的测量
7个基本物理量之一
传统测温仪的组成：感温部分、显示机构
根据感温部分的测温原理不同可将测温仪分为：
接触式测温仪： 利用热平衡原理，传感器和被测对象直接接触， 使二者处于同一热平衡状态，具有同一温度
非接触式测温仪 ：利用热辐射原理，传感器部和被测对象接触
接触式和非接触式测温仪特点
1
3
45．
135。
M
M
3
1
轴体表面应力计算简图
（2）转角测扭矩
在扭矩M 的作用下，扭角与扭矩M 成正比。电磁耦合
将扭角信号耦合成电信号，再经定标输出扭矩值。
l A
M
M
轴体扭转角变位简图
3，典型扭矩测量传感器 （1）电磁齿（栅）式扭矩传感器
扭矩 扭角 两路电信号
检测相差
磁电式扭矩检测头
（2）应变片式数字扭矩传感器
测温仪 器类型
接触 式
非接触 式
传感器类型或探测器
热膨胀 式
热电偶
热电阻
水银 双金属 液体 气体 铂铑-铂 其它
铂 镍 铜
热敏电阻
辐射探测器 光学探测器
热电探测器 光子探测器
测温范围（℃） 精度（%）
特点
-50~650
0.1~1
简单方便、易损坏、感温部大 结构紧凑、牢固可靠
-30~600 -20~350 0~1600 -200~1100
1 1 1 1
精度及灵敏度均较好、感温部大， 须注意环境温度的影响
体积小、响应快、灵敏度高、线 性度差，注意环境温度影响 不干扰被测温场、辐射率影响小、 应用简便、不能用于低温
不干扰被测温场、响应快、测温 范围大、易受外界干扰
11.2.1 接触法测温
根据传感器的不同，有：热电阻测温仪、热电偶测温仪、 膨胀式测温仪、数字温度传感器测温仪
稳定电源 应变电桥 放大器 V/F转换器
发光二极管
信变 号压 环器 行
齿 轮 盘
能源环行变压器
信
号
±15V
励磁电源
电
路
T扭矩输出 n 转速输出
光敏三极管
应变扭矩传感器原理图（虚线内为旋转部分）
（3）光电式扭矩传感器
4 转速测量 5 功率测量 6 虚拟式扭矩、转速、功率、机械效率测量仪
QLVNJ-2型虚拟式扭矩、转速和功率测量仪
度不同，则回路中会产生一个电动势，称之为热电势。它的大小和两端
的温度差有关。A、B焊接成对后称之为热电偶。
热电偶接点可通过软焊、铜焊、熔焊或简单加压等方法固定到被测
表面上。绝缘的热电偶丝应与表面等温部分紧密接触，它既要正确传输 固体表面的真实温度又不干扰表面温度。下面是热电偶和被测表面的几
种连接方式：
加速度
瞬态冲击力
（2）瞬态冲击力测量的特点
a，冲击过程的作用和持续时间很短，要求测量仪器响应要 快，上升时间短。
b，冲击作用强度大，要求测量仪器动态范围大。 c，冲击波频谱连续，包含所有频率成分，要求测量仪器有 较宽的频率范围。 d，要求显示记录设备具有捕捉瞬态信号的能力。
（3）瞬态冲击力主要测量参数及其测量系统的组成
1 1 0.2~0.5 0.4~1.0
耐振、价廉、感温部大
适应性强、结构简单、方便经济。 寄生热电势及动圈式仪表电阻影 响测量结果
-260~600 -50~300 0~180
-50~350
800~3500 700~3000 200~2000
0~3500
0.1~0.3 0.2~0.5 0.1~0.3
0.3~1.5
动态扭矩
恒定扭矩 缓变扭矩 微脉动扭矩
扭矩不随时间变化 或随时间变化很小
振动扭矩
过渡扭矩 扭矩随时间变化很大
随机扭矩
2，扭矩测量的基本原理 *传递法（扭轴法）、平衡力法（反力法）及能量转换法
（1）应变测扭矩
在扭矩M 的作用下，轴体表面沿与轴线成450和1350角方向上的主
应力在数值上与轴体表面的最大扭应力相等。
11其他机械参量测量 (2)
1，测力传感器：
（1）应变式测力传感器
利用静力效应测力的位移 型传感器。测力弹性元件 有柱式、环式、梁式等。
右图为测量压缩力的柱式 应变片测力头的典型构造
弹性膜板式（三分力）
八角环式（三分力）
3，力测量典型事例之二——瞬态冲击力的测量
（1）瞬态冲击力测量的原理 动力效应
被测温度（℃） 30.60 49.50 79.90 99.90 ┇
b,作图法
可由列表法所得。但这里指的是感温元件电阻与温度的关系图。
c,内插法——分段曲线拟合
建立在列表法的基础上，关键在于分段和多项式的阶数设置。
分段的合适与否以及多项式是否设为合适的阶数，都会影响测试 仪的精度。通常由表格可以得到如下表达的拟合曲线：
tu a b u c2u d3 u
但是一个函数关系式无法准确地表达整个测温范围内的电压—
—温度函数关系，这就要求分段，分别对每一段进行拟合，使得每
一段用不同的多项式来表示，但段 与段之间多项式的联接是光滑的。
这种方法称为分段曲线拟合。当多项式的次数为1次时，就变成了分
段线性拟合，此时分段应适当，以获得较高的精度 。得到如下所示
的方程组：
tu 1 a b1 u c1 2 u d1 3 u
tu 2 a b2 u c2 2 u d2 3 u
tu na bn u cn 2 u dn 3 u
2，热电偶测温仪
利用受热时热电偶闭合回路产生热电动势的原理。在两种不同成分
的导体（或半导体）A和B组成的闭合回路中，如果它们的两个接点的温
接点直接固定在表面上
置于集热包内的接点
固定在槽内的接点
固定在管闭弦向孔内接点
2
R2
4
_
R1
+
5
_
+
R3
R4
1
t
3
_
+
1—热电偶 2—补偿导线 3—补偿器 4—普通导线 5— 显示装置
热电偶温度仪测量回路