1、2022-3-22有效功率測(cè)量有效功率測(cè)量n電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器 n吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器 n扭矩儀扭矩儀n各類測(cè)功器的比較各類測(cè)功器的比較n轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器一、工作原理一、工作原理 電阻式傳感器的工作原理是將被測(cè)量的電阻式傳感器的工作原理是將被測(cè)量的變化變化轉(zhuǎn)化為電阻值的轉(zhuǎn)化為電阻值的變化變化，通過(guò)測(cè)量電阻的，通過(guò)測(cè)量電阻的變化來(lái)確定被測(cè)量。變化來(lái)確定被測(cè)量。 電阻應(yīng)變式傳感器利用電阻應(yīng)變式傳感器利用應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)測(cè)量被測(cè)量被測(cè)量。測(cè)量。 導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的電阻絲在機(jī)械變形導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的電阻絲在機(jī)械變形時(shí)，其電阻將發(fā)生變化

2、，這就是所謂的時(shí)，其電阻將發(fā)生變化，這就是所謂的應(yīng)變應(yīng)變效應(yīng)效應(yīng)。2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器一、工作原理一、工作原理電阻絲的電阻值電阻絲的電阻值取對(duì)數(shù)并微分得取對(duì)數(shù)并微分得rSLRrrSdSLdLdRdR2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器一、工作原理一、工作原理經(jīng)變換后得經(jīng)變換后得 上式表明，導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻的變上式表明，導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻的變化是由于化是由于幾何尺寸的變化幾何尺寸的變化與其與其電阻率變電阻率變化化的綜合結(jié)果。的綜合結(jié)果。dRdR212022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器一、工作

3、原理一、工作原理對(duì)于導(dǎo)體而言對(duì)于導(dǎo)體而言 對(duì)半導(dǎo)體而言對(duì)半導(dǎo)體而言 02121KcRdR021KERdRe2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器結(jié)論結(jié)論 電阻絲受力變形后，其電阻變化率電阻絲受力變形后，其電阻變化率與其應(yīng)變成正比，比例常數(shù)與其應(yīng)變成正比，比例常數(shù)K0和和K0為為電阻絲的靈敏系數(shù)。電阻絲的靈敏系數(shù)。 導(dǎo)體導(dǎo)體K0通常為通常為1.83.6； 用半導(dǎo)體制成的電阻絲。其壓阻系用半導(dǎo)體制成的電阻絲。其壓阻系數(shù)較大，數(shù)較大，eE(1+2),因而靈敏系因而靈敏系數(shù)數(shù)K0eE，該值可達(dá)，該值可達(dá)100以上。以上。2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器二、應(yīng)變片結(jié)構(gòu)二、應(yīng)

4、變片結(jié)構(gòu) 應(yīng)變片由應(yīng)變片由敏感元件敏感元件1、基底、基底2、蓋片、蓋片4及引線及引線3構(gòu)成。構(gòu)成。 2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器 絲式應(yīng)變片絲式應(yīng)變片 (a)絲繞式；絲繞式；(b)短接式短接式 箔式應(yīng)變片箔式應(yīng)變片 2022-3-22敏感元件敏感元件導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體半導(dǎo)體絲式絲式0.010.05 箔式箔式0.0010.01 絲繞式絲繞式短接式短接式2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器 半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片 溫度自補(bǔ)償半導(dǎo)體應(yīng)變片溫度自補(bǔ)償半導(dǎo)體應(yīng)變片 2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器箔式應(yīng)變片箔式應(yīng)變片 2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器

5、電阻應(yīng)變式傳感器 2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器特點(diǎn)特點(diǎn) 箔式：箔式應(yīng)變片的敏感柵可以按需要制成任意箔式：箔式應(yīng)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(yīng)變片。由于箔片扁平，形狀，容易制成小尺寸的應(yīng)變片。由于箔片扁平，接觸面積大，傳遞應(yīng)變好；散熱性能好，允許通過(guò)接觸面積大，傳遞應(yīng)變好；散熱性能好，允許通過(guò)較大的工作電流，所以測(cè)量的靈敏度提高。同時(shí)其較大的工作電流，所以測(cè)量的靈敏度提高。同時(shí)其橫向靈敏度小，蠕變小，疲勞壽命長(zhǎng)，因而使用廣橫向靈敏度小，蠕變小，疲勞壽命長(zhǎng)，因而使用廣泛。泛。 半導(dǎo)體式半導(dǎo)體式 ：最突出的優(yōu)點(diǎn)是：最突出的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高靈敏度高，高靈敏度

6、，高靈敏度排除了測(cè)量微小信號(hào)的困難；體積小，可制作小型排除了測(cè)量微小信號(hào)的困難；體積小，可制作小型和超小型應(yīng)變片；頻率響應(yīng)高；機(jī)械滯后和橫向效和超小型應(yīng)變片；頻率響應(yīng)高；機(jī)械滯后和橫向效應(yīng)小，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。其缺點(diǎn)主要是電阻溫應(yīng)小，提高了測(cè)量的準(zhǔn)確性。其缺點(diǎn)主要是電阻溫度系數(shù)大，度系數(shù)大，對(duì)環(huán)境溫度的變化敏感對(duì)環(huán)境溫度的變化敏感，不能用于較高，不能用于較高的溫度；測(cè)量大應(yīng)變時(shí)，靈敏度的非線性嚴(yán)重。的溫度；測(cè)量大應(yīng)變時(shí)，靈敏度的非線性嚴(yán)重。2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器三、測(cè)量電路三、測(cè)量電路 應(yīng)變片電路的變化常用應(yīng)變片電路的變化常用惠斯登電橋惠斯登電橋進(jìn)行測(cè)量。按工作應(yīng)

7、變片的數(shù)目不同，進(jìn)行測(cè)量。按工作應(yīng)變片的數(shù)目不同，在電橋中的聯(lián)接有在電橋中的聯(lián)接有1/4橋、半橋和全橋橋、半橋和全橋接法。接法。 2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器三、測(cè)量電路三、測(cè)量電路應(yīng)變片在電橋中的接法應(yīng)變片在電橋中的接法 2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器三、測(cè)量電路三、測(cè)量電路1/4電橋的接法電橋的接法 2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器1/4電橋測(cè)量電路電橋的輸出電壓電橋測(cè)量電路電橋的輸出電壓V0為為: 如果如果R1=R2=R3=R4，則電橋輸出電壓，則電橋輸出電壓V0為為:3224110RRRRRRVVsssCAVRRRVRRRRR

8、RRRVVV2432241102022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器一般一般RR，故可以寫成，故可以寫成 : 輸出電壓輸出電壓V0與應(yīng)變量與應(yīng)變量成近似的線性關(guān)系成近似的線性關(guān)系 。00414KVVRRVss2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器 全橋接法全橋接法，其電橋輸出電壓，其電橋輸出電壓 ：特點(diǎn)：特點(diǎn)：1）靈敏度提高；）靈敏度提高； 2）非線性得到改善）非線性得到改善 ； 3）補(bǔ)償了溫度效應(yīng)）補(bǔ)償了溫度效應(yīng) 。 00KVVRRVss2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器四、應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償四、應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償1、溫度影響的來(lái)源：、溫度影響的來(lái)源：1）

9、電阻絲的）電阻絲的電阻溫度效應(yīng)電阻溫度效應(yīng) R=Rt 2）電阻絲與試件或彈性元件的）電阻絲與試件或彈性元件的線膨脹線膨脹系數(shù)不同系數(shù)不同而引起的電阻變化。而引起的電阻變化。R=RK0(1-2) t 2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器四、應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償四、應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償1、溫度影響的來(lái)源：、溫度影響的來(lái)源：溫度變化溫度變化t后，電阻絲電阻總的變化量為后，電阻絲電阻總的變化量為 ：R=R+R=R+K0(1-2)t 2022-3-22電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器四、應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償四、應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償2、溫度補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償1）貼補(bǔ)償應(yīng)變片法貼補(bǔ)償應(yīng)變片法。2）自補(bǔ)償法自補(bǔ)償法

10、 。 當(dāng)當(dāng)+K0(1-2) =0時(shí)，時(shí)，R=0，即可即可實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償?shù)哪康摹?shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償?shù)哪康摹?022-3-222022-3-222022-3-222022-3-222022-3-222022-3-222022-3-222022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器有效功率有效功率：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸上所發(fā)出的功：發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸上所發(fā)出的功率。率。式中式中 M發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩，Nm； n輸出軸的轉(zhuǎn)速，輸出軸的轉(zhuǎn)速，r/min。 發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率是發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率是間接地間接地從從扭矩扭矩和和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速的直接測(cè)量結(jié)果經(jīng)上式計(jì)算得到。的直接測(cè)量結(jié)果經(jīng)上式計(jì)算得到。 9550nMPe2

11、022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器扭矩的測(cè)定方法：扭矩的測(cè)定方法：1、吸收法、吸收法 吸收法是用某種裝置給軸以制動(dòng)力矩，與發(fā)動(dòng)機(jī)吸收法是用某種裝置給軸以制動(dòng)力矩，與發(fā)動(dòng)機(jī)功相當(dāng)?shù)闹苿?dòng)功以熱的形式散發(fā)，測(cè)量這時(shí)的制動(dòng)功相當(dāng)?shù)闹苿?dòng)功以熱的形式散發(fā)，測(cè)量這時(shí)的制動(dòng)力矩就可求得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。由于是把發(fā)動(dòng)機(jī)的力矩就可求得發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。由于是把發(fā)動(dòng)機(jī)的功全部吸收，故稱為功全部吸收，故稱為吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器，或簡(jiǎn)稱為，或簡(jiǎn)稱為測(cè)功測(cè)功器器。2、傳遞法、傳遞法 測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)與被驅(qū)動(dòng)機(jī)械的連接軸的扭轉(zhuǎn)或應(yīng)變，測(cè)定發(fā)動(dòng)機(jī)與被驅(qū)動(dòng)機(jī)械的連接軸的扭轉(zhuǎn)或應(yīng)變，即測(cè)軸傳遞的扭矩，故稱為即測(cè)軸傳遞的扭矩，故稱

12、為傳遞式測(cè)功器傳遞式測(cè)功器，或簡(jiǎn)稱，或簡(jiǎn)稱扭矩儀扭矩儀。2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器一、水力測(cè)功器一、水力測(cè)功器1、工作原理、工作原理 水力測(cè)功器的基本工作原理，是利用在水中旋轉(zhuǎn)水力測(cè)功器的基本工作原理，是利用在水中旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)物體，使水產(chǎn)生渦流運(yùn)動(dòng)，形成摩擦阻力矩。的運(yùn)動(dòng)物體，使水產(chǎn)生渦流運(yùn)動(dòng)，形成摩擦阻力矩。在此過(guò)程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)換成熱能，使水的溫度升高，在此過(guò)程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)換成熱能，使水的溫度升高，從而吸收內(nèi)燃機(jī)的功率。從而吸收內(nèi)燃機(jī)的功率。 根據(jù)作用力矩與反作用力矩大小相等、方向相反根據(jù)作用力矩與反作用力矩大小相等、方向相反的原理，當(dāng)轉(zhuǎn)子的原理，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速穩(wěn)定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)，水對(duì)

13、外殼所產(chǎn)生的摩時(shí)，水對(duì)外殼所產(chǎn)生的摩擦力矩等于內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)傳給水的扭矩。擦力矩等于內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)傳給水的扭矩。2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器 水力測(cè)功器結(jié)構(gòu)原理圖水力測(cè)功器結(jié)構(gòu)原理圖 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器 水力測(cè)功器的測(cè)力機(jī)構(gòu)水力測(cè)功器的測(cè)力機(jī)構(gòu) 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器一、水力測(cè)功器一、水力測(cè)功器1、工作原理、工作原理設(shè)測(cè)力機(jī)構(gòu)測(cè)得制動(dòng)力為設(shè)測(cè)力機(jī)構(gòu)測(cè)得制動(dòng)力為F(N)，力臂，力臂為為L(zhǎng)(m)，則制動(dòng)力矩，則制動(dòng)力矩Mk=FL，所測(cè)得，所測(cè)得的制動(dòng)功率為的制動(dòng)功率為 95509550FLnnMPke2022-3-22吸收式測(cè)功器吸

14、收式測(cè)功器一、水力測(cè)功器一、水力測(cè)功器1、工作原理、工作原理對(duì)于某一具體的水力測(cè)功器而言，測(cè)力機(jī)對(duì)于某一具體的水力測(cè)功器而言，測(cè)力機(jī)構(gòu)尺寸是確定的，所以制動(dòng)功率為構(gòu)尺寸是確定的，所以制動(dòng)功率為Pe=kFn（kW）式中式中 k為為水力測(cè)功器常數(shù)水力測(cè)功器常數(shù)，k=L/95502022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器一、水力測(cè)功器一、水力測(cè)功器2、影響水力測(cè)功器制動(dòng)力矩的因素、影響水力測(cè)功器制動(dòng)力矩的因素 主要因素是主要因素是尺寸尺寸和和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速，整個(gè)圓盤對(duì)水的摩擦力，整個(gè)圓盤對(duì)水的摩擦力矩為：矩為： 式中式中 圓盤摩擦損失系數(shù)；圓盤摩擦損失系數(shù)； Ra 圓盤的外半徑圓盤的外半徑 ； Rb 浸入

15、水層中的內(nèi)半徑。浸入水層中的內(nèi)半徑。 調(diào)節(jié)測(cè)功器中的水量，改變圓盤浸濕內(nèi)半徑調(diào)節(jié)測(cè)功器中的水量，改變圓盤浸濕內(nèi)半徑Rb的的值，就能改變測(cè)功器吸收功率的大小。值，就能改變測(cè)功器吸收功率的大小。552bamRRnM2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器一、水力測(cè)功器一、水力測(cè)功器3、水力測(cè)功器的結(jié)構(gòu)類型、水力測(cè)功器的結(jié)構(gòu)類型 1）圓盤式水力測(cè)功器）圓盤式水力測(cè)功器2）銷棒式水力測(cè)功器）銷棒式水力測(cè)功器 它的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)功器尺寸不大，而功率儲(chǔ)備較大。它的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)功器尺寸不大，而功率儲(chǔ)備較大。但其工作狀況不夠穩(wěn)定，在低負(fù)荷區(qū)尤為明顯。但其工作狀況不夠穩(wěn)定，在低負(fù)荷區(qū)尤為明顯。3）閘套式水力測(cè)功器）閘套

16、式水力測(cè)功器 工作穩(wěn)定，在低負(fù)荷時(shí)工作也比較平穩(wěn)，操作方工作穩(wěn)定，在低負(fù)荷時(shí)工作也比較平穩(wěn)，操作方便。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能反轉(zhuǎn)。便。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能反轉(zhuǎn)。 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器 圓盤式水力測(cè)功器簡(jiǎn)圖圓盤式水力測(cè)功器簡(jiǎn)圖 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器銷棒式水力測(cè)功器簡(jiǎn)圖銷棒式水力測(cè)功器簡(jiǎn)圖 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器 閘套式水力測(cè)功器簡(jiǎn)圖閘套式水力測(cè)功器簡(jiǎn)圖 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器一、水力測(cè)功器一、水力測(cè)功器4、水力測(cè)功器的供水系統(tǒng)、水力測(cè)功器的供水系統(tǒng)對(duì)供水系統(tǒng)的要求：對(duì)供水系統(tǒng)的要求： 1）測(cè)功器的供水壓力要穩(wěn)定。）

17、測(cè)功器的供水壓力要穩(wěn)定。2）要求具有一定的循環(huán)水量，不至水溫過(guò)）要求具有一定的循環(huán)水量，不至水溫過(guò)高，出水溫度保持在高，出水溫度保持在5070以下以下 。水量可以根據(jù)熱量平衡方程式求得：水量可以根據(jù)熱量平衡方程式求得： 12ttCPGeH2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器一、水力測(cè)功器一、水力測(cè)功器4、水力測(cè)功器的供水系統(tǒng)、水力測(cè)功器的供水系統(tǒng)供水系統(tǒng)的類型供水系統(tǒng)的類型1）簡(jiǎn)易的供水系統(tǒng)）簡(jiǎn)易的供水系統(tǒng) 用于較小的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，缺點(diǎn)是水不能回收。用于較小的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，缺點(diǎn)是水不能回收。 2）帶循環(huán)水池的供水系統(tǒng)）帶循環(huán)水池的供水系統(tǒng) 用于較大型的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，水的消耗僅限于水用于較

18、大型的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，水的消耗僅限于水的蒸發(fā)損失。的蒸發(fā)損失。 3）壓力供水系統(tǒng)）壓力供水系統(tǒng) 用于閘套式水力測(cè)功器。用于閘套式水力測(cè)功器。 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器簡(jiǎn)易供水系統(tǒng)簡(jiǎn)易供水系統(tǒng) 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器帶水池的測(cè)功器供水系統(tǒng)帶水池的測(cè)功器供水系統(tǒng) 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器 壓力供水系統(tǒng)壓力供水系統(tǒng) 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器一、水力測(cè)功器一、水力測(cè)功器5、水力測(cè)功器的、水力測(cè)功器的特性曲線特性曲線 測(cè)功器所能吸收的功率或扭矩與轉(zhuǎn)速的測(cè)功器所能吸收的功率或扭矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，稱為測(cè)功器的特性。測(cè)功器的特性曲關(guān)系，稱為

19、測(cè)功器的特性。測(cè)功器的特性曲線表明了它的工作范圍，亦即表明了在不同線表明了它的工作范圍，亦即表明了在不同轉(zhuǎn)速下測(cè)功器能吸收的轉(zhuǎn)速下測(cè)功器能吸收的最大最大及及最小最小功率功率 。吸收的吸收的最大最大功率：功率：355295509550cnnRRnnMPbake2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器 水力測(cè)功器的工作范圍水力測(cè)功器的工作范圍 3cnPeCnMnPe9550maxPPemaxnn 2cnPe2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器一、水力測(cè)功器一、水力測(cè)功器5、水力測(cè)功器的、水力測(cè)功器的特性曲線特性曲線選擇測(cè)功器的要求：選擇測(cè)功器的要求：1）內(nèi)燃機(jī)的外特性要全部落在曲線圖內(nèi)；）

20、內(nèi)燃機(jī)的外特性要全部落在曲線圖內(nèi)；2）盡量靠近）盡量靠近oab線，以保證工作的穩(wěn)定性。線，以保證工作的穩(wěn)定性。2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器二、電力測(cè)功器二、電力測(cè)功器1、平衡式電力測(cè)功器的、平衡式電力測(cè)功器的原理及特點(diǎn)原理及特點(diǎn) 當(dāng)電力測(cè)功器的電樞當(dāng)電力測(cè)功器的電樞1被動(dòng)力機(jī)械帶動(dòng)在磁場(chǎng)中被動(dòng)力機(jī)械帶動(dòng)在磁場(chǎng)中勻速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有電磁力電磁力阻止電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，電力測(cè)功器阻止電樞轉(zhuǎn)動(dòng)，電力測(cè)功器的定子的定子2像水力測(cè)功器的外殼那樣可以在滾動(dòng)軸承像水力測(cè)功器的外殼那樣可以在滾動(dòng)軸承3中擺動(dòng)，并帶動(dòng)一套測(cè)力機(jī)構(gòu)，當(dāng)電樞中擺動(dòng)，并帶動(dòng)一套測(cè)力機(jī)構(gòu)，當(dāng)電樞1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于電磁力

21、的作用使定子于電磁力的作用使定子2順著電樞順著電樞1旋轉(zhuǎn)的方向擺動(dòng)，旋轉(zhuǎn)的方向擺動(dòng)，此種擺動(dòng)被測(cè)力機(jī)構(gòu)所平衡。此種擺動(dòng)被測(cè)力機(jī)構(gòu)所平衡。當(dāng)動(dòng)力機(jī)械的扭矩和當(dāng)動(dòng)力機(jī)械的扭矩和電力測(cè)功器的阻力矩相等時(shí)，電樞勻速旋轉(zhuǎn)電力測(cè)功器的阻力矩相等時(shí)，電樞勻速旋轉(zhuǎn)，測(cè)力，測(cè)力機(jī)構(gòu)指針的指示值反映了動(dòng)力機(jī)械扭矩的大小。機(jī)構(gòu)指針的指示值反映了動(dòng)力機(jī)械扭矩的大小。 平衡式電力測(cè)功器有平衡式電力測(cè)功器有直流直流和和交流交流兩種。兩種。2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器 平衡式電力測(cè)功器原理圖平衡式電力測(cè)功器原理圖 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器二、電力測(cè)功器二、電力測(cè)功器2、平衡式直流電力測(cè)功器、

22、平衡式直流電力測(cè)功器平衡式直流電力測(cè)功器三個(gè)組成部分：平衡式直流電力測(cè)功器三個(gè)組成部分： (1)平衡電機(jī)即測(cè)功電機(jī)，包括平衡電機(jī)即測(cè)功電機(jī)，包括直流電機(jī)直流電機(jī)和和測(cè)測(cè)力機(jī)構(gòu)力機(jī)構(gòu)。(2)交直流變流機(jī)組。由一臺(tái)三相交流電機(jī)和交直流變流機(jī)組。由一臺(tái)三相交流電機(jī)和一臺(tái)直流電機(jī)組成一臺(tái)直流電機(jī)組成。(3)激磁機(jī)組（小型變流機(jī)組）。激磁機(jī)組（小型變流機(jī)組）。 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器交直流變流機(jī)組功用：交直流變流機(jī)組功用：倒拖時(shí)倒拖時(shí)測(cè)功時(shí)測(cè)功時(shí)小功率測(cè)功器不設(shè)變流機(jī)組，直接用負(fù)荷電阻消耗。小功率測(cè)功器不設(shè)變流機(jī)組，直接用負(fù)荷電阻消耗。 2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器二、

23、電力測(cè)功器二、電力測(cè)功器3、平衡式交流電力測(cè)功器、平衡式交流電力測(cè)功器 工作原理和測(cè)力機(jī)構(gòu)與直流電力測(cè)功器基本相同工作原理和測(cè)力機(jī)構(gòu)與直流電力測(cè)功器基本相同 。 平衡電機(jī)平衡電機(jī)為為交流電機(jī)交流電機(jī) ，吸收或發(fā)出的電流都是交，吸收或發(fā)出的電流都是交流電，便于和外電網(wǎng)并用，而不需要另設(shè)一套價(jià)格流電，便于和外電網(wǎng)并用，而不需要另設(shè)一套價(jià)格昂貴的交直流變流機(jī)組昂貴的交直流變流機(jī)組 。 如交流電力測(cè)功器用三相交流電機(jī)與外電源的三如交流電力測(cè)功器用三相交流電機(jī)與外電源的三相電路并網(wǎng)工作相電路并網(wǎng)工作 ，要加裝價(jià)格較高的調(diào)頻調(diào)壓設(shè)備。，要加裝價(jià)格較高的調(diào)頻調(diào)壓設(shè)備。2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功

24、器4、電力測(cè)功器特性曲線、電力測(cè)功器特性曲線當(dāng)測(cè)功電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作時(shí)，其輸出的電壓與磁當(dāng)測(cè)功電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作時(shí)，其輸出的電壓與磁通量及轉(zhuǎn)速成正比：通量及轉(zhuǎn)速成正比：V=cn 令令c=a，所以：，所以： V=an設(shè)負(fù)荷電阻為設(shè)負(fù)荷電阻為R，則測(cè)功器發(fā)出的電流強(qiáng)度為：，則測(cè)功器發(fā)出的電流強(qiáng)度為： RanRVI2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器4、電力測(cè)功器特性曲線、電力測(cè)功器特性曲線則測(cè)功電機(jī)所吸收的功率為則測(cè)功電機(jī)所吸收的功率為 ：令令 則則 注：不同的勵(lì)磁電流，注：不同的勵(lì)磁電流，B值不同。值不同。ggeRnaVIP22gRaB22nBPe2022-3-22吸收式測(cè)功器吸收式測(cè)功器

25、電力測(cè)功器特性曲線電力測(cè)功器特性曲線 2022-3-22課外思考題課外思考題1、溫度對(duì)應(yīng)變片有何影響？溫度誤差如何、溫度對(duì)應(yīng)變片有何影響？溫度誤差如何補(bǔ)償？補(bǔ)償？2、影響水力測(cè)功器制動(dòng)力矩的主要因素是、影響水力測(cè)功器制動(dòng)力矩的主要因素是什么？什么？3、畫出水力測(cè)功器特性曲線，并說(shuō)明各線、畫出水力測(cè)功器特性曲線，并說(shuō)明各線段的含義？水力測(cè)功器有何選用要求？段的含義？水力測(cè)功器有何選用要求？2022-3-22扭矩儀扭矩儀工作原理：工作原理： 扭矩儀的基本工作原理是基于輸出軸（中間傳動(dòng)扭矩儀的基本工作原理是基于輸出軸（中間傳動(dòng)軸）在承受扭矩作用時(shí)，軸所產(chǎn)生的軸）在承受扭矩作用時(shí)，軸所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形扭

26、轉(zhuǎn)變形與與傳傳動(dòng)扭矩動(dòng)扭矩的大小成比例。的大小成比例。根據(jù)材料的力學(xué)性能知道：根據(jù)材料的力學(xué)性能知道：或或 MGJLpLGJMp2022-3-22扭矩儀扭矩儀彈性軸扭轉(zhuǎn)變形示意圖彈性軸扭轉(zhuǎn)變形示意圖 2022-3-22扭矩儀扭矩儀一、電阻應(yīng)變式扭矩儀一、電阻應(yīng)變式扭矩儀 根據(jù)測(cè)定的應(yīng)變值計(jì)算輸出軸扭矩根據(jù)測(cè)定的應(yīng)變值計(jì)算輸出軸扭矩M： 式中：式中：E軸材料的彈性模量；軸材料的彈性模量； 全橋電橋測(cè)得的應(yīng)變值；全橋電橋測(cè)得的應(yīng)變值； D軸的直徑；軸的直徑； 軸材料的泊松比。軸材料的泊松比。)1 (6481. 93DEM2022-3-22扭矩儀扭矩儀電阻應(yīng)變式扭矩儀滑環(huán)式輸出電阻應(yīng)變式扭矩儀滑環(huán)式

27、輸出2022-3-22扭矩儀扭矩儀電阻應(yīng)變式扭矩儀耦合變壓器輸出電阻應(yīng)變式扭矩儀耦合變壓器輸出2022-3-22扭矩儀扭矩儀二、光電式扭矩儀二、光電式扭矩儀 光電式扭矩儀的基本工作原理是把被測(cè)軸光電式扭矩儀的基本工作原理是把被測(cè)軸的的扭轉(zhuǎn)變形扭轉(zhuǎn)變形轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為光通量的變化光通量的變化，再利用光，再利用光電變換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電量輸出，測(cè)量此電電變換器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電量輸出，測(cè)量此電量則可求得扭矩。量則可求得扭矩。2022-3-22扭矩儀扭矩儀2022-3-22扭矩儀扭矩儀三、鋼弦測(cè)功儀三、鋼弦測(cè)功儀1、工作原理、工作原理鋼弦的固有振動(dòng)頻率為：鋼弦的固有振動(dòng)頻率為：鋼弦的自振頻率鋼弦的自振頻率f

28、f0 0、張力、張力T T、伸長(zhǎng)量、伸長(zhǎng)量L L與扭與扭矩矩M M之間具有下列關(guān)系：之間具有下列關(guān)系： f f0 02 2TLMTLM Tlf212022-3-22扭矩儀扭矩儀三、鋼弦測(cè)功儀三、鋼弦測(cè)功儀2、鋼弦測(cè)功器構(gòu)造及組成、鋼弦測(cè)功器構(gòu)造及組成1）鋼弦傳感器）鋼弦傳感器2）接收儀）接收儀2022-3-22扭矩儀扭矩儀鋼弦傳感器示意圖鋼弦傳感器示意圖 2022-3-22扭矩儀扭矩儀鋼弦傳感器原理圖鋼弦傳感器原理圖 2022-3-22扭矩儀扭矩儀CG-2型接收儀原理圖型接收儀原理圖 2022-3-22扭矩儀扭矩儀三、鋼弦測(cè)功儀三、鋼弦測(cè)功儀3、扭矩的測(cè)定、扭矩的測(cè)定選用適當(dāng)?shù)呐ぞ亓砍踢x用適當(dāng)

29、的扭矩量程MH的扭矩傳感器的扭矩傳感器 “CG2”型接收儀的刻度盤分為型接收儀的刻度盤分為250格，每格度盤格，每格度盤所表示的扭矩所表示的扭矩MK為：為： 式中式中 R工作弦與軸心距離，工作弦與軸心距離，m； L兩個(gè)偶合環(huán)之間的軸長(zhǎng)度，兩個(gè)偶合環(huán)之間的軸長(zhǎng)度，m； G、Jp彈性軸的參數(shù)。彈性軸的參數(shù)。 LRJGCMMpHK2502022-3-22扭矩儀扭矩儀三、鋼弦測(cè)功儀三、鋼弦測(cè)功儀式中式中C鋼弦傳感器系數(shù)（鋼弦常數(shù)），表示鋼弦傳感器系數(shù)（鋼弦常數(shù)），表示“CG2”型接收儀的刻度盤上，每格讀數(shù)對(duì)應(yīng)的鋼型接收儀的刻度盤上，每格讀數(shù)對(duì)應(yīng)的鋼弦伸長(zhǎng)量。設(shè)拉弦和壓弦的兩只鋼弦傳感器分別有弦伸長(zhǎng)量。

30、設(shè)拉弦和壓弦的兩只鋼弦傳感器分別有系數(shù)系數(shù)C1和和C2 。令令 再令再令 K1=KC1 K2=KC2拉弦格數(shù)變化為：拉弦格數(shù)變化為：S1=S1-S01 （格）（格）壓弦格數(shù)變化為：壓弦格數(shù)變化為：S2=S2-S02 （格）（格）則被測(cè)扭矩則被測(cè)扭矩M為：為： LRJGKp22211SKSKRLLGJMP2022-3-22各類測(cè)功器的比較各類測(cè)功器的比較水力測(cè)功器水力測(cè)功器電力測(cè)功器電力測(cè)功器扭矩儀扭矩儀精度精度足夠（足夠（1）高高足夠（足夠（1）穩(wěn)定性穩(wěn)定性低負(fù)荷差低負(fù)荷差好好好好操作使操作使用用麻煩過(guò)渡慢麻煩過(guò)渡慢方便迅速方便迅速方便方便適用范適用范圍圍廣廣中小功率中小功率廣廣能量利能量利用

31、用不能不能可回收可回收不消耗不消耗倒拖功倒拖功能能沒(méi)有沒(méi)有可具備可具備沒(méi)有沒(méi)有設(shè)備費(fèi)設(shè)備費(fèi)用用低低高高低低2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量 在內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)中，轉(zhuǎn)速也是最基本的測(cè)試項(xiàng)目之在內(nèi)燃機(jī)試驗(yàn)中，轉(zhuǎn)速也是最基本的測(cè)試項(xiàng)目之一。通過(guò)測(cè)定內(nèi)燃機(jī)輸出軸的平均轉(zhuǎn)速，可以計(jì)算一。通過(guò)測(cè)定內(nèi)燃機(jī)輸出軸的平均轉(zhuǎn)速，可以計(jì)算內(nèi)燃機(jī)的有效功率，繪制內(nèi)燃機(jī)的有關(guān)特性曲線。內(nèi)燃機(jī)的有效功率，繪制內(nèi)燃機(jī)的有關(guān)特性曲線。 平均轉(zhuǎn)速平均轉(zhuǎn)速是指被測(cè)軸在某一時(shí)間間隔內(nèi)轉(zhuǎn)速的平是指被測(cè)軸在某一時(shí)間間隔內(nèi)轉(zhuǎn)速的平均值。內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速通常是指其輸出軸在某一穩(wěn)定工均值。內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速通常是指其輸出軸在某一穩(wěn)定工況下的平均轉(zhuǎn)速，以況下的

32、平均轉(zhuǎn)速，以轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分分為單位。測(cè)量轉(zhuǎn)速的儀表為單位。測(cè)量轉(zhuǎn)速的儀表稱為轉(zhuǎn)速表或轉(zhuǎn)速計(jì)。稱為轉(zhuǎn)速表或轉(zhuǎn)速計(jì)。 轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法很多，通常可分為轉(zhuǎn)速測(cè)量的方法很多，通常可分為模擬方式模擬方式和和數(shù)數(shù)字方式字方式兩大類。兩大類。 模擬方式測(cè)量轉(zhuǎn)速的儀表通常有模擬方式測(cè)量轉(zhuǎn)速的儀表通常有機(jī)械式機(jī)械式和和電氣式電氣式兩種。機(jī)械轉(zhuǎn)速表的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。兩種。機(jī)械轉(zhuǎn)速表的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。但傳動(dòng)部分容易損壞，遠(yuǎn)距離測(cè)量比較困難。電氣但傳動(dòng)部分容易損壞，遠(yuǎn)距離測(cè)量比較困難。電氣式轉(zhuǎn)速表便于遠(yuǎn)距離測(cè)量，一般作為隨機(jī)監(jiān)測(cè)儀表。式轉(zhuǎn)速表便于遠(yuǎn)距離測(cè)量，一般作為隨機(jī)監(jiān)測(cè)儀表。2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量

33、轉(zhuǎn)速測(cè)量一、模擬方式一、模擬方式1、離心式轉(zhuǎn)速表、離心式轉(zhuǎn)速表原理：利用旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力與旋轉(zhuǎn)角速度原理：利用旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力與旋轉(zhuǎn)角速度成比例的原理來(lái)測(cè)量被測(cè)軸的轉(zhuǎn)速成比例的原理來(lái)測(cè)量被測(cè)軸的轉(zhuǎn)速 。特點(diǎn)：離心式轉(zhuǎn)速表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，特點(diǎn)：離心式轉(zhuǎn)速表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低。缺點(diǎn)是測(cè)量精度低，其誤差一般為成本低。缺點(diǎn)是測(cè)量精度低，其誤差一般為1%8%。量程：量程：3024000r/min。 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量手持離心式轉(zhuǎn)速表手持離心式轉(zhuǎn)速表 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量手持離心式轉(zhuǎn)速表手持離心式轉(zhuǎn)速表 固定離心式轉(zhuǎn)速表固定離心式轉(zhuǎn)速表 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量

34、轉(zhuǎn)速測(cè)量一、模擬方式一、模擬方式2、磁性轉(zhuǎn)速表、磁性轉(zhuǎn)速表原理：磁性轉(zhuǎn)速表是一種感應(yīng)式的電渦流轉(zhuǎn)原理：磁性轉(zhuǎn)速表是一種感應(yīng)式的電渦流轉(zhuǎn)速表，利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量。速表，利用電磁感應(yīng)的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速測(cè)量。其原理如圖其原理如圖4-18所示。所示。特點(diǎn)：磁性轉(zhuǎn)速表的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸特點(diǎn)：磁性轉(zhuǎn)速表的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，刻度均勻，測(cè)速范圍較大，缺點(diǎn)是靈敏小，刻度均勻，測(cè)速范圍較大，缺點(diǎn)是靈敏度差，讀數(shù)受環(huán)境溫度影響較大，其測(cè)量誤度差，讀數(shù)受環(huán)境溫度影響較大，其測(cè)量誤差約為差約為1.5%2%。 量程：量程：010000r/min。 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量磁性轉(zhuǎn)速表示意圖磁

35、性轉(zhuǎn)速表示意圖 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量磁性轉(zhuǎn)速表磁性轉(zhuǎn)速表2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量一、模擬方式一、模擬方式3、發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表、發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表原理：發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表由測(cè)速電機(jī)、連接電原理：發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表由測(cè)速電機(jī)、連接電纜和轉(zhuǎn)速指示器組成，發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表是利纜和轉(zhuǎn)速指示器組成，發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表是利用感應(yīng)電壓與轉(zhuǎn)速成正比的原理進(jìn)行測(cè)量。用感應(yīng)電壓與轉(zhuǎn)速成正比的原理進(jìn)行測(cè)量。 特點(diǎn)：發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表的特點(diǎn)是：可以遠(yuǎn)距特點(diǎn)：發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表的特點(diǎn)是：可以遠(yuǎn)距離測(cè)量，遙測(cè)距離可達(dá)離測(cè)量，遙測(cè)距離可達(dá)25m，可靠性較高，可靠性較高，誤差在誤差在1.5%2.0%左右。左右。 量程：量程：025

36、000r/min。 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表發(fā)電機(jī)式轉(zhuǎn)速表 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量二、數(shù)字方式二、數(shù)字方式 數(shù)字方式轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)由數(shù)字方式轉(zhuǎn)數(shù)測(cè)量系統(tǒng)由測(cè)速傳感器測(cè)速傳感器和和電子計(jì)數(shù)器電子計(jì)數(shù)器(或數(shù)字頻率計(jì)或數(shù)字頻率計(jì))組成。組成。 測(cè)速傳感器將被測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為電脈測(cè)速傳感器將被測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)，用電纜傳輸給電子計(jì)數(shù)器沖信號(hào)，用電纜傳輸給電子計(jì)數(shù)器(或數(shù)字頻或數(shù)字頻率計(jì)率計(jì))進(jìn)行數(shù)字顯示。也可將測(cè)速傳感器與電進(jìn)行數(shù)字顯示。也可將測(cè)速傳感器與電子計(jì)數(shù)器制成一體子計(jì)數(shù)器制成一體(如反

37、射式光電測(cè)速器如反射式光電測(cè)速器)，進(jìn)行非接觸測(cè)量。進(jìn)行非接觸測(cè)量。 數(shù)字方式測(cè)量精度高，可進(jìn)行數(shù)字顯示，數(shù)字方式測(cè)量精度高，可進(jìn)行數(shù)字顯示，也可輸出數(shù)字信號(hào)給打印機(jī)和電子計(jì)算機(jī)，也可輸出數(shù)字信號(hào)給打印機(jī)和電子計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄及數(shù)據(jù)處理。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)記錄及數(shù)據(jù)處理。 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量1、測(cè)速傳感器、測(cè)速傳感器 數(shù)字測(cè)速系統(tǒng)常用的測(cè)速傳感器可分為數(shù)字測(cè)速系統(tǒng)常用的測(cè)速傳感器可分為磁電式和光電式兩種類型。磁電式和光電式兩種類型。 1）磁電式）磁電式 其工作原理是基于電磁感應(yīng)原理將被測(cè)其工作原理是基于電磁感應(yīng)原理將被測(cè)軸轉(zhuǎn)速變換為軸轉(zhuǎn)速變換為電脈沖信號(hào)電脈沖信號(hào)。 磁電式測(cè)速傳感器由帶齒的旋轉(zhuǎn)輪和磁磁電式測(cè)速傳感器由帶齒的旋轉(zhuǎn)輪和磁電變換器兩部分組成。電變換器兩部分組成。 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量磁電式測(cè)速傳感器磁電式測(cè)速傳感器 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量磁電傳感器結(jié)構(gòu)原理圖磁電傳感器結(jié)構(gòu)原理圖 2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量磁電傳感器磁電傳感器2022-3-22轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量1）磁電式）磁電式 圓盤通常制成圓盤通常制成60個(gè)齒個(gè)齒 ，并將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)間，并將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)時(shí)間定為定為1秒，則電子計(jì)數(shù)器的顯示器即顯示出被測(cè)軸每秒，則電子計(jì)數(shù)器的顯示器即顯示出被測(cè)軸