1、青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量第九章第九章 应变、力和转矩的测量应变、力和转矩的测量第一节第一节 应变的测量应变的测量一、概述一、概述 应应力力、应应变变测测量量的的目目的的：掌掌握握被被测测件件的的实实际际应应力力大大小小及及分分布布规规律律，进进而而分分析析机机器器构构件件的的破破坏坏原原因因，寿寿命命长长短短，强强度度储储备备；验验证证相相应应的的理理论论公公式式，合合理理安安排排工工艺艺；提提供供生生产产过过程程或或物物理理现现象象的的数数学学模模型型；同同时时它它也也是是设设计计制制造造用用于于测测试试许许多多机机械械量量
2、的的各各种种应应变变式式传传感感器器的的理理论论基基础。础。应应力力测测量量可可分分为为单单向向应应力力测测量量和和平平面面应应力力测测量量，前前者者可可用用单单个个应应变变片片测测量量，后后者者一一般般要要采采用用应应变变花花测测量量。对对于于具具体体问问题题一一般般按按下下面面步步骤骤进进行行：对对被被测测件件进进行行应应力力应应变变分分析析确确定定贴贴片片方方式式确确定定组组桥桥方方式式根根据据测测得得数数据进行结果计算。据进行结果计算。青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量二、简单受力状态的应变测量二、简单受力状态的应变测量1 1、
3、单向拉伸（压缩）、单向拉伸（压缩）（1 1）应力应变分析应力应变分析 横截面受均匀分布的应力，外表面是沿横截面受均匀分布的应力，外表面是沿轴向的单向应力状态，只要测得外表面上的轴向应变轴向的单向应力状态，只要测得外表面上的轴向应变F，即可，即可求知拉力求知拉力F:F:拉拉(压压)力力(N)(N)正应力正应力（Pa)Pa)截面积（截面积（m m2 2)弹性模量弹性模量(Pa)(Pa)应变应变,无量纲无量纲青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量（2 2）贴片组桥及桥路温度补偿贴片组桥及桥路温度补偿 组组桥桥时时，利利用用电电桥桥的的加加减减特特
4、性性进进行行桥桥路路温温度度补补偿偿。其其温温度度补补偿偿的的条条件件是是：两两只只参参数数完完全全相相同同的的应应变变片片，贴贴在在相相同同材材料料的的试试件件上上，放放在在相相同同的的温温度度场场中中，接接在在相相邻邻桥桥臂臂，则则电电桥桥输输出出可可以补偿这两只应变片由于温度变化产生的电阻变化。以补偿这两只应变片由于温度变化产生的电阻变化。环环境境温温度度改改变变导导致致其其应应变变片片阻阻值值的的变变化化对对测测量量精精度度的的影影响响是是不不能能忽忽略略的的，尤尤其其在在静静态态应应变变测测量量时时，必必须须采采取取措措施施以以减减小小或或消除温度变化的影响。消除温度变化的影响。常采
5、用常采用补偿片补偿片或或工作片工作片进行温度补偿进行温度补偿 采用采用补偿片补偿片温度补偿温度补偿 方方法法：选选两两只只相相同同的的应应变变片片，工工作作片片R R1 1贴贴在在试试件件表表面面，补补偿偿片片R R2 2贴贴在在与与试试件件材材料料相相同同的的温温度度补补偿偿板板上上。将将R R1 1和和R R2 2组组成成半半桥桥接接入入应应变变仪仪。测测量量时时，补补偿偿板板和和试试件件置于相同的温度环境。置于相同的温度环境。青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量电桥输出电压（电桥输出电压（V)V)供桥电压（供桥电压（V)V)应变应变
6、引起的引起的电阻变化电阻变化温度温度引起的引起的电阻变化电阻变化应变片灵敏系数应变片灵敏系数应变应变,无量纲无量纲 采用采用工作片工作片温度补偿温度补偿电桥输出电压为：电桥输出电压为：方方法法：R R2 2沿沿试试件件轴轴线线的的垂垂直直方向粘贴，故有方向粘贴，故有2-1。电桥输出电压为：电桥输出电压为：弹性材料的泊松比弹性材料的泊松比静态应变仪读数：静态应变仪读数：仪(1+)1，实际应变F=1=仪/(1+)。青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量2 2、纯弯曲、纯弯曲(1)(1)应力应变分析应力应变分析 在在弯弯矩矩M M的的作作用用下下
7、，其其最最大大正正应力力在在梁梁的的上上下下表表面面轴线方方向向上上，其其值为M/WM/W，表面应变为M=/E，只要测得实际应变M，梁上弯矩可由下式计算，梁上弯矩可由下式计算(a)(a)(b)(b)(c)(c)弯矩（弯矩（N Nm m）抗弯截面模量（抗弯截面模量（m m4 4)由弯曲应力产生的表由弯曲应力产生的表面实际应变，无量纲面实际应变，无量纲(2)(2)贴片组桥贴片组桥 可可将将应变片片贴在在梁梁上上下下表表面面的的轴线上上，组成成半半桥或或全全桥接接入入仪器，即可器，即可测得梁表面的得梁表面的应变值。青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩
8、的测量1 1）半桥（参见图）半桥（参见图(b)(b)因因为,电桥输出出为静静态应变仪读数：数：仪2 2M，实际应变：M仪/22 2）全桥（参见图）全桥（参见图(c)(c)因因为，电桥输出出为静静态应变仪读数：数：仪4 4M，实际应变：M仪/4青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量3 3、扭转、扭转（1 1）应力力应变分析分析 由材料力学知，当由材料力学知，当圆轴受到扭受到扭转作用作用时，轴表面上有最大剪表面上有最大剪应力力为 M MN N/W/WN N，在，在轴表面取一表面取一单元体元体E E，为纯剪剪应力状力状态。在。在与与轴线成成454
9、50 0方向方向有最大正有最大正应力力1、2，其，其值12，相，相应应变1、2，且有，且有12；由于轴表面为平面应力状态，应力；由于轴表面为平面应力状态，应力应变关系如下：应变关系如下：青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量 测出与出与轴线成成45450 0方向上的方向上的实际应变1，实测轴最大剪应力实测轴最大剪应力和扭矩可由下式计算：和扭矩可由下式计算：轴表面最大剪轴表面最大剪应力（应力（PaPa）扭矩（扭矩（N Nm m）抗扭截面模量（抗扭截面模量（m m3 3)（2 2）贴片片组桥 将将应变片沿与片沿与轴线成成45450 0的方向粘的
10、方向粘贴，组成半成半桥接入接入仪器，器，输出出电压为：静静态应变仪读数数：仪2 21，轴表表面面上上与与轴线成成45450 0方方向向上的上的实际应变：1仪/2请思考全思考全桥方式！方式！青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量二、复杂受力情况下单向应力的测量二、复杂受力情况下单向应力的测量 重重点点讨讨论论在在复复杂杂受受力力情情况况下下，如如何何利利用用不不同同的的贴贴片片组组桥桥方方式式，达到只测一种载荷而消除附加载荷的目的。达到只测一种载荷而消除附加载荷的目的。1 1、弯曲与拉伸（压缩）的组合变形、弯曲与拉伸（压缩）的组合变形（1)1
11、)、应力应变分析、应力应变分析 由由拉力拉力F F引起的应力为引起的应力为FF/A，在截面上均布，其应力应在截面上均布，其应力应变关系变关系F=EF。零件受拉、弯联合作用零件受拉、弯联合作用 由由弯矩弯矩M M在上、下表面引起的应力为在上、下表面引起的应力为MM/W，其应力其应力应变关系为应变关系为M=EM。青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量 当拉、弯同时作用，零件上、下表面的应力、应变分别为当拉、弯同时作用，零件上、下表面的应力、应变分别为应力为：应力为：应变为：应变为：只要分别单独测得只要分别单独测得F、M实际应变值，即可分别求得力
12、实际应变值，即可分别求得力F F和弯矩和弯矩M M（2)2)、贴片、贴片上表面上表面下表面下表面R Ra a、R Rb b沿轴线方向沿轴线方向R Rc c、R Rd d沿轴线垂直方向沿轴线垂直方向各应变片所感受的应变各应变片所感受的应变:青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量（）测测弯弯除除拉拉当当只只测测弯弯曲曲引引起起的的应应变变而而消消除除拉拉伸伸应应变变时时，组组桥桥如如右右图图，电桥输出为：电桥输出为：（）测测拉拉除除弯弯当当只只测测拉拉伸伸应应变变而而消消除除弯弯曲曲影影响响时时，组组桥桥如如图图，电电桥桥输输出为：出为：（3)
13、3)、组桥、组桥青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量2 2、扭转、扭转、拉伸拉伸(压缩压缩)、弯曲的组合变形弯曲的组合变形扭矩扭矩Mn弯矩弯矩M（由横向力（由横向力q引起）引起）轴力轴力F问题问题：扭矩：扭矩Mn、弯矩弯矩M、力、力F综合作用，如何测取单一变形综合作用，如何测取单一变形？（1)1)、应力应变分析、应力应变分析 为了测得扭矩为了测得扭矩Mn，一般都要把应变片贴在与轴线成，一般都要把应变片贴在与轴线成45450 0的的方向上。方向上。各各种种载载荷荷在在与与轴轴线线成成450方方向向上上的的应应力力应应变变。在在圆圆轴轴前前、
14、后面各取一单元体、，并将其分解，详见下图。后面各取一单元体、，并将其分解，详见下图。青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量扭矩扭矩MnE E1 1F F1 1 1 1）E E1 1、F F1 1：Mn作用时的纯剪应力状态，与纯扭转变形分析相作用时的纯剪应力状态，与纯扭转变形分析相同。在同。在45450 0方向上，由方向上，由Mn作用产生的实际应变为作用产生的实际应变为n。2 2）E E2 2、F F2 2：拉拉力力F F作作用用时时的的单单向向应应力力状状态态，其其横横截截面面上上的的正正应应力力为为F。在在与与轴轴线线成成45450 0截
15、截面面上上正正应应力力为为FF/2。相相应应的的实实际际应应变变为为F(在在与与轴轴线线成成45450 0截截面面上上还还有有剪剪应应力力，因因它它不不影影响响测测量量，故图中忽略）。注意：故图中忽略）。注意：F与与 F F的关系由平面虎克定律决定。的关系由平面虎克定律决定。E EF F前面前面后面后面E E2 2F F2 2拉力拉力 F FE E3 3F F3 3弯矩弯矩M青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量 3 3）E E3 3、F F3 3：弯矩：弯矩M M作用时的单向应力状态，两单元横截面上的作用时的单向应力状态，两单元横截面上的
16、正应力为正应力为m，但符号相反。在与，但符号相反。在与轴线成轴线成45450 0截面上应力为截面上应力为mm/2。相应的实际应变为。相应的实际应变为m，两个单元应变符号相反；同样，两个单元应变符号相反；同样，应力应力m与与 m m的关系由平面虎克定律决定的关系由平面虎克定律决定（2)2)、贴片、贴片 在在E E、F F两点与两点与轴线成轴线成45450 0的方向贴的方向贴4个相同的应变片，各个相同的应变片，各应变应变片所感受的实际应变为：片所感受的实际应变为：E E点点 R Ra a:R Rb b:F F点点 R Rc c:R Rd d:（3)3)、组桥、组桥1 1）测）测扭扭除除拉弯拉弯 各
17、桥臂相应的应变分别为：各桥臂相应的应变分别为：青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量 静静态应变仪读数数：仪4 4n，由由扭扭矩矩M Mn n作作用用产生生在在与与轴线成成45450 0方方向向上上的的实际应变为：n仪/4,拉拉、弯弯应应变变已已由由电电桥桥自自动动消除。扭矩消除。扭矩M Mn n为为2 2）测）测弯弯除除扭拉扭拉 各桥臂相应的应变分别为：各桥臂相应的应变分别为：电桥输出：电桥输出：静静态应变仪读数数：仪4 4m，由由弯弯矩矩M M作作用用产生生在在与与轴线成成45450 0方方向向上上的的实际应变为：m仪/4,扭扭、拉拉应
18、应变变已已由由电电桥桥自自动动消消除除。由由M作作用用产产生生在在与与轴轴线线成成450截截面面上上应应力力mEm/(1-)。由由于沿轴线方向的弯曲应力于沿轴线方向的弯曲应力m2m，可计算，可计算青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量四、剪力的测量四、剪力的测量下下图图为为一一端端固固定定的的悬悬臂臂梁梁。在在悬悬臂臂端端作作用用有有集集中中力力Q Q，由由材材料料力力学学知知，在在整整个个梁梁的的各各断断面面上上剪剪力力相相等等。但但无无法法直直接接用用应应变变片片测得剪力测得剪力Q Q，可用间接方法测得。可用间接方法测得。因因剪剪力力Q
19、 QdM/dxdM/dx，用用增增量量法法表表示示为为Q=M/xQ=M/x，若若贴贴片片组组桥桥如如图图所所示示，则则M=MM=M1 1-M-M2 2，x=ax=a1 1-a-a2 2，电电桥输出为桥输出为即即应应变变仪仪读读数数：仪仪12，剪剪力力Q Q为代入，计算出代入，计算出Q Q弯矩变化弯矩变化青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量五、平面应力状态下测量主应力五、平面应力状态下测量主应力实实际际测测量量中中，所所遇遇到到的的许许多多结结构构、零零件件都都处处在在平平面面应应力力状状态态下，一般平面应力问题可分为下，一般平面应力问题可
20、分为两种情况两种情况：1 1、主应力方向、主应力方向已知已知的平面应力测量的平面应力测量只只需需沿沿相相互互垂垂直直的的主主应应力力方方向向贴贴两两个个应应变变片片，并并采采取取温温度度补补偿偿措措施施，组组成成电电桥桥（下下图图）。分分别别直直接接测测得得主主应应变变1、2，再再由由平面虎克定律平面虎克定律求出主应力。求出主应力。青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量2 2、主应力方向、主应力方向未知未知的主应力测量的主应力测量若若要要测测取取某某点点的的主主应应力力大大小小和和方方向向，可可在在该该点点贴贴三三个个相相互互间间有有一一定
21、定角角度度的的应应变变片片或或应应变变花花，测测取取这这三三个个方方向向的的应应变变a、b、c，就就可可利利用用材材料料力力学学中中应应力力圆圆理理论论和和平平面面虎虎克克定定律律求求出出主主应应力力1、2大小和方向大小和方向。青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量第二节第二节 力的测量力的测量一一 、电阻应变式测力传感器、电阻应变式测力传感器 测测力力传传感感器器种种类类很很多多，按按工工作作原原理理可可分分为为电电阻阻应应变变式式、电感式电感式、电容式电容式、压电式压电式、压磁式压磁式等。等。1 1、结构结构球面加载头球面加载头上盖上盖
22、压环压环弹性元件弹性元件应变片应变片外壳外壳安装螺孔安装螺孔导线接头导线接头2 2、弹性元件弹性元件 弹弹性性元元件件是是关关键键部部件件。一一般般由由优优质质金金属属材材料料制制成成，如如 40Cr40Cr、30CrMnSi30CrMnSi、50CrVA(50CrVA(弹弹簧簧板板)等等。弹弹性性元元件件的的形形式式和和特特性性决决定定了了整个传感器的形式和特性整个传感器的形式和特性青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量（1 1）筒型、柱型弹性元件）筒型、柱型弹性元件 一一般般用用于于较较大大载载荷荷，筒筒型型结结构构的的载载荷荷一一定定
23、时时，可可用用增增加加其其径径向向尺尺寸寸的的办办法法来来提提高高其其工工作作稳稳定定性性并并减减小偏心载荷的影响。小偏心载荷的影响。当当拉拉（压压）力力载载荷荷沿沿中中心心作作用用时，其时，其应变值应变值为：为：弹性模量弹性模量（Pa)Pa)应变应变,无量纲无量纲拉拉(压压)力力(N)(N)截面积（截面积（m m2 2)青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量（2 2）薄壁环型弹性元件）薄壁环型弹性元件 当当拉拉（压压）力力作作用用下下，圆圆环环各各截截面面所所受的受的弯矩弯矩为：为：截面的方位角截面的方位角环的平均半径（环的平均半径（m)
24、m)拉拉(压压)力（力（N N）对应于对应于角处截面上的弯矩角处截面上的弯矩(N Nm m)在在截截面面A A和和B B处处分分别别出出现现两两个个方方向向相相反反的的最最大大弯弯矩矩。两两处处的的应变值分别为：应变值分别为：b环的宽度（环的宽度（m)m)h环的宽度（环的宽度（m)m)在截面在截面A A和和B B之间，有一截面弯矩为零，其对应的之间，有一截面弯矩为零，其对应的角为角为55.555.50 0青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量（3 3）梁型弹性元件）梁型弹性元件 对对于于等等强强度度悬悬臂臂梁梁，其其任任何何截截面面上上的的
25、最最大大应应力力（或或应应变变）都相等，其上下表面的应变值为：都相等，其上下表面的应变值为：悬臂梁式悬臂梁式两端固定梁式两端固定梁式 对于对于等截面两端固定梁等截面两端固定梁，其，其中点中点上下表面的应变值为：上下表面的应变值为：梁的长度（梁的长度（m)m)梁的宽度（梁的宽度（m)m)梁的厚度（梁的厚度（m)m)青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量（4 4）剪切轮辐式（低外形）弹性元件）剪切轮辐式（低外形）弹性元件 由由上上述述弹弹性性元元件件构构成成的的测测力力传传感感器器有有一一个个共共同同的的缺缺点点：即即在在相相同同的的载载荷荷下
26、下，力力的的作作用用点点位位置置变变化化会会引引起起较较大大的的输输出出信信号号变变化化，因因此此抗抗侧侧向向载载荷荷及抗偏心载荷能力差。及抗偏心载荷能力差。轮辐宽度（轮辐宽度（m)m)轮辐厚度（轮辐厚度（m)m)剪剪切切轮轮辐辐式式（低低外外形形）弹弹性性元元件件克服克服这一这一缺点缺点。被被测测力力作作用用在在轮轮毂毂的的上上端端面面及及轮轮圈圈的的下下端端面面时时，轮轮辐辐上上将将产产生生与与被被测测力力成成比比例例的的剪剪切切力力。其其最最大大剪剪应应力力发发生在轮辐中间，生在轮辐中间，轮圈轮圈轮毂轮毂轮辐轮辐 若若在在轮轮辐辐中中间间处处沿沿主主应应力力方方向向（与与轮轮辐辐轴轴向向
27、成成45450 0）贴贴应应变片，则应变为：变片，则应变为：青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量 由轮辐式弹性元件制成的力传感器的主要特点：由轮辐式弹性元件制成的力传感器的主要特点：1 1）结构简单、线性好、输出灵敏度高，且重复性好、滞后小结构简单、线性好、输出灵敏度高，且重复性好、滞后小 2 2）低低外外形形、尺尺寸寸小小、质质量量小小、安安装装容容易易且且抗抗侧侧向向载载荷荷及及抗抗偏偏心载荷能力强。心载荷能力强。3 3）抗抗过过载载能能力力强强。轮轮毂毂底底部部与与轮轮圈圈下下端端有有一一个个间间隙隙，该该间间隙隙起起过过载载保保护
28、护作作用用。当当载载荷荷超超过过一一定定限限度度时时，间间隙隙为为零零，轮轮毂毂不不再变形而得到保护。再变形而得到保护。4 4）温温度度系系数数低低。因因为为整整个个弹弹性性元元件件是是一一个个对对称称的的整整体体，其其热热膨胀在各方向都是一致的。膨胀在各方向都是一致的。3 3、应变片在弹性元件上的布置与接桥方式应变片在弹性元件上的布置与接桥方式1 1）一般情况下，应变片布置在弹性元件的应变最大处。一般情况下，应变片布置在弹性元件的应变最大处。2 2）按电桥的加减特性组桥，有时也用串、并联复合法组桥。按电桥的加减特性组桥，有时也用串、并联复合法组桥。3 3）电桥的调整，如原始零点补偿、温漂补偿
29、、灵敏度调整等电桥的调整，如原始零点补偿、温漂补偿、灵敏度调整等青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量BK4轮辐式传感器系列轮辐式传感器系列 广广泛泛用用于于各各种种电子子衡衡器器和和各各种种力力值测量量，如如汽汽车衡衡、轨道道衡衡、吊吊勾勾秤、料斗秤秤、料斗秤等。等。AK-1AK-1型应变式脉动压力传感器型应变式脉动压力传感器 采采用用外外壳壳和和膜膜片片为一一体体的的圆膜膜片片结构构尺尺寸寸小小，安安装装方方便便频响响高高，精精度度高高，性性能能稳定定可可靠靠。适适用用于于各各种种动，静静态、气气、液液体体介介质的的压力力测量。量。青岛
30、大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量二、压磁式测力传感器二、压磁式测力传感器 利用铁磁材料的磁弹性效应制成。利用铁磁材料的磁弹性效应制成。特特点点：输输出出功功率率大大、抗抗干干扰扰性性能能好好、过过载载能能力力强强、适适宜宜在在恶恶劣劣环环境境中中长长期期可可靠靠运运行行等等。缺缺点点：测测量量精精度度一般，频率响应低（不高于一般，频率响应低（不高于1 12kHz)2kHz)1 1、压磁效应、压磁效应 磁磁致致伸伸缩缩效效应应：铁铁磁磁材材料料在在磁磁场场中中磁磁化化时时，在在磁磁场场方方向向会会伸伸长长或或缩缩短短。一一些些材材料料（如如
31、Fe)Fe)在在磁磁场场方方向向伸伸长长，称称为为正正磁磁致致伸伸缩缩效效应应；一一些些材材料料（如如Ni)Ni)在在磁磁场场方方向向缩短缩短，称为，称为负负磁致伸缩效应；磁致伸缩效应；偏偏离离磁磁场场方方向向的的其其他他方方向向也也同同时时伸伸长长或或缩缩短短，只只是是逐逐渐渐减减小小，直直至至接接近近垂垂直直于于磁磁场场方方向向反反而而要要缩缩短短（或伸长）。（或伸长）。青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量 压压磁磁效效应应：如如果果铁铁磁磁物物体体被被磁磁化化时时受受到到限限制制而而不不能能伸伸缩缩，内内部部会会产产生生应应力力；如
32、如果果在在它它外外部部施施力力，也也会会产产生生应应力力。当当铁铁磁磁物物体体产产生生应应力力时时，将将使使其其材材料料磁磁化化方方向向发发生生变变化化。对对于于正正磁磁致致材材料料，如如果果存存在在拉拉应应力力，将将使使磁磁化化方方向向转转向向拉拉应应力力方方向向，加加强强拉拉应应力力方方向向的的磁磁化化，从从而而使使拉拉应应力力方方向向的的磁磁导导率率增增大大，磁磁阻阻减减小小；反反之之，压压应应力力将将使使磁磁化化方方向向转转向向垂垂直直于于压压应应力力的的方方向向，削削弱弱压压应应力力方方向向的的磁磁化化，从从而而使使压压应应力力方方向向的的磁磁导导率率减减小小，磁磁阻阻增增大大。对对
33、于于负负磁磁致致材材料料，情情况况正正好好相相反反。这这种种现现象象称称为为磁磁弹弹性性效应，或称压磁效应。效应，或称压磁效应。磁磁致致伸伸缩缩是是由由于于自自发发磁磁化化导导致致物物质质的的晶晶格格结结构构变变化，使原子间距发生变化而产生的现象。化，使原子间距发生变化而产生的现象。青岛大学机电工程学院青岛大学机电工程学院第九章第九章 应变应变 力和扭矩的测量力和扭矩的测量2 2、压磁式测力传感器的工作原理、压磁式测力传感器的工作原理 1 1）压压磁磁元元件件 常常由由有有正正磁磁致致伸伸缩缩效效应应的的硅硅钢钢片片粘粘叠叠而而成。成。2 2）硅硅钢钢片片上上冲冲有有4 4个个孔孔，孔孔1 1、2 2的的连连线线垂垂直直于于孔孔3 3、4 4的的连连线线。孔孔1 1、2 2间间绕绕有有激激励励线线圈圈W W1212，孔孔3 3、4 4间间绕绕有有测测量量线圈线圈W W3434。外力与两个绕
