傳感器對力值測量的作用

傳感器對力值測量的作用
電子拉力試驗機力值的測量是通過測力傳感器、放大器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來實現(xiàn)測量，最常用的測力傳感器是應(yīng)變片式傳感器。 
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　　所謂應(yīng)變片式傳感器，就是由應(yīng)變片、彈性元件和某些附件(補償元件、防護罩、接線插座、加載件組成)，能將某種機械量變成電量輸出的器件。
　　
　　應(yīng)變片式的拉、壓力傳感器國內(nèi)外種類繁多，主要有筒狀力傳感器、輪輻式力傳感器、S雙連孔型傳感器、十字梁式傳感器等類型。
　　
　　從材料力學(xué)上得知，在小變形條件下，一個彈性元件某一點的應(yīng)變ε與彈性元件所受的力成正比，也與彈性的變形成正比。以S型傳感器為例，當(dāng)傳感器受到拉力P的作用時，由于彈性元件表面粘貼有應(yīng)變片，因為彈性元件的應(yīng)變與外力P的大小成正比例，故此將應(yīng)變片接入測量電路中，即可通過測出其輸出電壓，從而測出力的大小。
　　
　　對于電子拉力試驗機的傳感器，一般采用差動全橋測量，即將所粘貼的應(yīng)變片組成橋路，R1、R2、R3、R4，實際為阻值相等的4片(或8片)應(yīng)變片，即R1=R2=R3=R4，當(dāng)傳感器受到外力(拉力或壓力)作用時，傳感器彈性元件產(chǎn)生應(yīng)變而使各電阻值發(fā)生變化，其變化值分別為△R1△、R2、△R3、△R4，結(jié)果原來平衡的電橋，現(xiàn)在不平衡了，橋路就有電壓輸出，設(shè)△E
　　
　　則△E= [R1R2/(R1+R2)2 ]△R1/R1-△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4)U式中U為外電源供給橋路的電壓進一步筒化有
　　
　　△E=[R2/4R2](△R1/R-△R2/R+△R3/R-△R4/R)U
　　
　　將△Ri/Ri=Kεi代上上式
　　
　　則有 △E=[UK/4](ε1-ε2+ε3-ε4)
　　
　　簡單來說，外力P引起傳感器內(nèi)應(yīng)變片的變形，導(dǎo)致電橋的不平衡，從而引起電子拉力試驗機傳感器輸出電壓的變化，我們通過測量輸出電壓的變化就可以知道力的大小了。
　　
　　一般來說，傳感器的輸出信號都是非常微弱的，通常只有幾個mV，如果我們直接對此信號進行測量。