《有效功率測量》PPT課件

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1、有效功率測量電阻應變式傳感器吸收式測功器扭矩儀各類測功器的比較轉(zhuǎn)速測量2021/8/4電阻應變式傳感器一、工作原理電阻式傳感器的工作原理是將被測量的變化轉(zhuǎn)化為電阻值的變化，通過測量電阻的變化來確定被測量。電阻應變式傳感器利用應變效應測量被測量。導體或半導體制成的電阻絲在機械變形時，其電阻將發(fā)生變化，這就是所謂的應變效應。2021/8/4電阻應變式傳感器2021/8/4電阻應變式傳感器一、工作原理電阻絲的電阻值取對數(shù)并微分得2021/8/4電阻應變式傳感器一、工作原理經(jīng)變換后得上式表明，導體或半導體電阻的變化是由于幾何尺寸的變化與其電阻率變化的綜合結(jié)果。2021/8

2、/4電阻應變式傳感器一、工作原理對于導體而言對半導體而言2021/8/4電阻應變式傳感器結(jié)論電阻絲受力變形后，其電阻變化率與其應變成正比，比例常數(shù)K0和K0ˊ為電阻絲的靈敏系數(shù)。導體K0通常為1.8～3.6；用半導體制成的電阻絲。其壓阻系數(shù)較大，πeE>>(1+2μ),因而靈敏系數(shù)K0ˊ≈πeE，該值可達100以上。2021/8/4電阻應變式傳感器二、應變片結(jié)構(gòu)應變片由敏感元件1、基底2、蓋片4及引線3構(gòu)成。2021/8/4電阻應變式傳感器絲式應變片(a)絲繞式；(b)短接式箔式應變片2021/8/42021/8/4電阻應變式傳感器半導體應變片溫度自補償半導體應變

3、片2021/8/4電阻應變式傳感器箔式應變片2021/8/4電阻應變式傳感器2021/8/4電阻應變式傳感器特點箔式：箔式應變片的敏感柵可以按需要制成任意形狀，容易制成小尺寸的應變片。由于箔片扁平，接觸面積大，傳遞應變好；散熱性能好，允許通過較大的工作電流，所以測量的靈敏度提高。同時其橫向靈敏度小，蠕變小，疲勞壽命長，因而使用廣泛。半導體式：最突出的優(yōu)點是靈敏度高，高靈敏度排除了測量微小信號的困難；體積小，可制作小型和超小型應變片；頻率響應高；機械滯后和橫向效應小，提高了測量的準確性。其缺點主要是電阻溫度系數(shù)大，對環(huán)境溫度的變化敏感，不能用于較高的溫度；測量大應變

4、時，靈敏度的非線性嚴重。2021/8/4電阻應變式傳感器三、測量電路應變片電路的變化常用惠斯登電橋進行測量。按工作應變片的數(shù)目不同，在電橋中的聯(lián)接有1/4橋、半橋和全橋接法。2021/8/4電阻應變式傳感器三、測量電路應變片在電橋中的接法2021/8/4電阻應變式傳感器三、測量電路1/4電橋的接法2021/8/4電阻應變式傳感器1/4電橋測量電路電橋的輸出電壓V0為:如果R1=R2=R3=R4，則電橋輸出電壓V0為:2021/8/4電阻應變式傳感器一般ΔR<

5、出電壓：特點：1）靈敏度提高；2）非線性得到改善；3）補償了溫度效應。2021/8/4電阻應變式傳感器四、應變片的溫度補償1、溫度影響的來源：1）電阻絲的電阻溫度效應ΔR′=RαΔt2）電阻絲與試件或彈性元件的線膨脹系數(shù)不同而引起的電阻變化。ΔR″=RK0(β1-β2)Δt2021/8/4電阻應變式傳感器四、應變片的溫度補償1、溫度影響的來源：溫度變化Δt后，電阻絲電阻總的變化量為：ΔR=ΔR′+ΔR″=R［α+K0(β1-β2)］Δt2021/8/4電阻應變式傳感器四、應變片的溫度補償2、溫度補償1）貼補償應變片法。2）自補償法。當α+K0(β1-β2)=0時，

6、ΔR=0，即可實現(xiàn)實現(xiàn)溫度自補償?shù)哪康摹?021/8/42021/8/42021/8/42021/8/42021/8/42021/8/42021/8/42021/8/4吸收式測功器有效功率：發(fā)動機輸出軸上所發(fā)出的功率。式中M——發(fā)動機輸出扭矩，N·m；n——輸出軸的轉(zhuǎn)速，r/min。發(fā)動機的有效功率是間接地從扭矩和轉(zhuǎn)速的直接測量結(jié)果經(jīng)上式計算得到。2021/8/4吸收式測功器扭矩的測定方法：1、吸收法吸收法是用某種裝置給軸以制動力矩，與發(fā)動機功相當?shù)闹苿庸σ詿岬男问缴l(fā)，測量這時的制動力矩就可求得發(fā)動機輸出扭矩。由于是把發(fā)動機的功全部吸收，故稱為吸收式測功器，或簡

7、稱為測功器。2、傳遞法測定發(fā)動機與被驅(qū)動機械的連接軸的扭轉(zhuǎn)或應變，即測軸傳遞的扭矩，故稱為傳遞式測功器，或簡稱扭矩儀。2021/8/4吸收式測功器一、水力測功器1、工作原理水力測功器的基本工作原理，是利用在水中旋轉(zhuǎn)的運動物體，使水產(chǎn)生渦流運動，形成摩擦阻力矩。在此過程中，機械能轉(zhuǎn)換成熱能，使水的溫度升高，從而吸收內(nèi)燃機的功率。根據(jù)作用力矩與反作用力矩大小相等、方向相反的原理，當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時，水對外殼所產(chǎn)生的摩擦力矩等于內(nèi)燃機帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)傳給水的扭矩。2021/8/4吸收式測功器水力測功器結(jié)構(gòu)原理圖2021/8/4吸收式測功器水力測功器的測力機構(gòu)2021/8/4吸

8、收式測功器