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任务四运用光电编码器测速度任务实施3、低转速测速图4-62低转速测速(T法测速)(a)(b)任务四运用光电编码器测速度任务实施4、注意事项对采用增量式位置检测装置的伺服系统(如增量式光电编码器),因为输出信号是增量值(一串脉冲),失电后控制器就失去了对当前位置的记忆。因此,每次开机启动后要回到一个基准点,然后从此点算起,来记录增量值,这一过程称为回参考点。项目五力的测量任务一运用电阻应变式传感器测力任务二运用压电式传感器测力任务一运用电阻应变式传感器测力基本知识导体或半导体材料在外力作用下伸长或缩短时,它的电阻值会相应地发生变化,这一物理现象称为电阻应变效应。将应变片贴在被测物体上,使其随着被测物的应变一起伸缩,这样应变片里面的金属材料就随着外界的应变伸长或缩短,其阻值也就会相应地变化。应变片就是利用应变效应,通过测量电阻的变化而对应变进行测量的。电阻应变片分为金属电阻应变片和半导体应变片两大类。在力传感器中大多数使用的是金属电阻应变片,其结构如图5-1所示。将电阻丝排成栅网状,粘贴在厚度为15~16μm的绝缘基片上,电阻丝两端焊出引出线,最后用覆盖层进行保护,即成为应变片。使用时只要将应变片贴于被测物体上就可构成应变式传感器。1、电阻应变片的测力原理图5-1金属电阻应变片结构示意图1—基底;2—电阻丝;3—粘贴胶;4—引出线;5—覆盖层任务一运用电阻应变式传感器测力基本知识1、电阻应变片的测力原理任务一运用电阻应变式传感器测力基本知识不同的金属材料有不同的比例常数K,比如铜铬合金的K值约为2。这样,应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化量的测量。由于应变是相当微小的变化,所以产生的电阻变化也是极其微小的。金属电阻应变片按结构形式的不同可分为丝式、箔式和薄膜式三种。其特点及适用环境见表5-1。1、电阻应变片的测力原理种类丝式箔式薄膜式外形结构将金属丝按一定形状弯曲后用黏合剂贴在衬底上,再用覆盖层保护,形成应变片将厚度为0.003~0.01mm的箔材通过光刻、腐蚀等工艺制成敏感栅,形成应变片采用真空蒸镀或溅射式阴极扩散的办法,在薄的绝缘基底材料制成金属薄膜,通过光刻、腐蚀等工艺,形成应变片特点丝式应变片结构简单,价格低,强度高,电阻阻值较小,一般为120~360Ω,允许通过的电流较小,测量精度较低箔式应变片与丝式应变片相比其面积大,散热性好,允许通过较大的电流。而且由于它的厚度薄,因此具有较好的可绕性,其灵敏度系数较高薄膜式应变片有较高的灵敏度系数,电阻阻值较大,一般为1~1.8kΩ,允许通过的电流较大,工作温度范围较广,测量精度高适用环境适用于测量要求不高的场合箔式应变片可以根据需要制成任意形状,适合批量生产薄膜式应变片的电阻丝长度可以较长,应变电阻较大,适合批量生产表5-1各种金属电阻应变片的特点及适用环境任务一运用电阻应变式传感器测力基本知识电阻应变式传感器应变电阻的变化是极其微弱的,电阻相对变化率仅为0.2%左右。要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的,一般的电阻测量仪表无法满足要求。通常采用惠斯通电桥电路进行测量,将电阻相对变化ΔR/R转换为电压或电流的变化,再用测量仪表或电阻应变式传感器专用测量电路便可以简单方便地进行测量。惠斯通电桥电路如图5-2所示。R1、R2、R3、R4为四个桥臂的电阻,电桥的供电电压为U,电桥输出电压为Uo。在被测物体未施加作用力时,应变为零,应变电阻没有变化,四个桥臂的初始电阻满足R1/R2=R3/R4时,桥路输出电压Uo为零,即桥路平衡。2、电阻应变片的测量电路图5-2惠斯通电桥电路任务一运用电阻应变式传感器测力基本知识2、电阻应变片的测量电路任务一运用电阻应变式传感器测力基本知识2、电阻应变片的测量电路图5-3单臂半桥电桥电路任务一运用电阻应变式传感器测力基本知识2、电阻应变片的测量电路(a)接入方式1(b)接入方式2图5-4双臂半桥电桥电路任务一运用电阻应变式传感器测力基本知识(3)全桥电桥电路电桥的四臂全部接入应变片称为全桥电桥电路。若四片应变片完全相同,如图5-6所示,其中R1、R4感应正应变;R2、R3感应负应变。其输出为:这种情况下,应变所产生的输出电压是单臂电桥应变片所产生电压的4倍,灵敏度最高。此时应变片的温度误差和非线性误差相互抵消,测量精度较高。2、电阻应变片
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