传感与检测技术课件：ch18-力、压力和力矩测量.ppt

【传感与检测技术】课程中的第18章主要讲解了力、压力和力矩的测量。力是物体间相互作用的表现，分为动力效应（改变物体运动状态）和静力效应（引起物体变形）。力的单位是牛顿（N）。力矩（转矩）是力与力臂的乘积，它可以使物体发生转动，单位是牛顿米（N.m）。 压力是垂直作用于单位面积上的力，常用的单位是帕斯卡（Pa）。大气压力是由于地球大气重力产生的，会受到地理位置和海拔高度的影响。绝对压力是相对于绝对真空的压力，表压则是相对于大气压力的差值，正压力（正压）和负压力（负压）分别指绝对压力高于或低于大气压力的情况，真空度则表示低于大气压的绝对压力。 在力的测量中，主要有两种基本原理：一是力的静力效应，通过测量弹性物体受力后的变形来间接获取力的大小，如使用弹性元件的传感器；二是力的动力效应，通过测量由力产生的加速度间接测力，例如加速度型传感器。常见的力传感器类型包括弹性式、电阻应变式、电感式、电容式、压电式和压磁式等，其中弹性元件测力是最常见的方式。 弹性元件的测力理论基于弹性变形与作用力之间的比例关系，这一关系通常用单自由度系统模型来描述，涉及到弹性体的质量、阻尼系数和弹性刚度等参数。通过分析系统的频率响应和幅频特性，可以确定传感器的性能，如灵敏度和固有频率。 应变片式传感器是基于电阻应变效应工作的，当受力作用时，金属材料的电阻值会随着长度和截面积的变化而改变，通过测量电阻变化可以得知力的大小。这种传感器通常采用电阻应变计作为转换元件，将机械变形转换为电信号。 力、压力和力矩的测量是传感与检测技术的重要组成部分，涉及多种物理效应和传感器类型，这些测量技术广泛应用于工业自动化、航空航天、生物医学等领域，对于理解并控制物体的运动和机械行为至关重要。