[发明专利]利用压力传感器测量空气热机力矩的方法

说明书

利用压力传感器测量空气热机力矩的方法，其特征是：将一个形状为环形、材质为钢的小型圆筒式压力传感器（型号为：EVT‑14T）紧紧套在空气热机实验仪的飞轮转轴上，并固定，测力传感器的环形圆筒与空气热机实验仪的飞轮转轴形成一个整体，将力矩计安装在测力传感器的探测面‑环形圆筒上，可以直接测量出力矩计对传感器施加的压力F，并直接将压力F的数值显示在压力传感器的显示屏上，获得所测压力F，进而精确测量力矩。

技术领域

本发明涉及物理实验参数测量领域，特别是在利用空气热机研究力矩计所做的功时对摩擦力矩的精确测量。

背景技术

目前，在空气热机实验中，采用指针式力矩计来测量力矩。测量力矩时，

通过调节螺钉，可以改变力矩计和空气热机实验仪的飞轮转轴之间的摩擦力，查看力矩计的指针在示数盘的读数，便可读出摩擦力矩。但是，利用指针式力矩计测量摩擦力矩存在很大的误差：（1）在飞轮转轴转动的过程中，指针式力矩摆动幅度过大，导致读数误差极大，如果施加外力对其进行干预，使指针示数稳定，就会对示数的准确性造成影响，同样会引入较大的误差。（2）指针式力矩计的刻度盘易脱落，脱落后会与飞轮产生摩擦，同时由于刻度偏离，给读数带来较大的误差，针对上述问题，有人提出改进措施：如实用新型专利“一种空气热机力矩测量显示装置”，专利号：201620055647.9，但仍然不能进行精准读数。

发明内容

为克服指针式力矩计存在读数误差大的问题，本发明提出一种不利用指针式力矩计来测量摩擦力矩大小的方法，即利用压力传感器测量空气热机力矩的方法，可以很好地解决这个问题。

本发明实现发明目的采用的技术方案是：利用压力传感器测量空气热机力矩的方法，其特征是：将一个形状为环形、材质为钢的小型圆筒式压力传感器（型号为：EVT-14T）紧紧套在空气热机实验仪的飞轮转轴上，并固定，测力传感器的环形圆筒与空气热机实验仪的飞轮转轴形成一个整体，将力矩计安装在测力传感器的探测面-环形圆筒上，压力传感器（型号为：EVT-14T）可以直接测量出力矩计对传感器施加的压力F，并直接将压力F的数值显示在压力传感器（型号为：EVT-14T）的显示屏上，获得所测压力F后，对力矩计、测力传感器的环形圆筒以及空气热机实验仪的飞轮转轴进行受力分析：将空气热机实验仪的飞轮转轴与压力传感器的环形圆筒看成一个整体，那么力矩计对空气热机产生的力矩为,其中：为矩计转动半径（r=5mm）,为压力传感器的环形圆筒与力矩计的摩擦因数（钢-钢动摩擦因数），因此测量出F后，即可精确得到力矩。

本发明的有效增益是：测量精度高，测量速度快，改动成本低，便于推广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的结构原理和实施例示意图；

图2为飞轮转轴与压力传感器的具体示意图；

图3为传感器的探测面-环形圆筒与显示屏的示意图。

其中，1、空气热机实验仪飞轮转轴，2、力矩计，3、压力传感器，4、压力传感器的探测面-环形圆筒，5、压力传感器显示屏。

具体实施方式

利用压力传感器测量空气热机力矩的方法，步骤是：

第一步：将型号为EVT-14T的压力传感器（3）的探测面-环形圆筒（4）紧套在空气热机实验仪的飞轮转轴（1）上，并固定，型号为EVT-14T的压力传感器（3）的探测面-环形圆筒（4）与空气热机实验仪的飞轮转轴（1）形成一个整体。

第二步：将力矩计（2）安装在型号为EVT-14T的压力传感器（3）的探测面-环形圆筒（4）上，型号为EVT-14T的压力传感器（3）可以直接测量出力矩计（2）对型号为EVT-14T的压力传感器（3）施加的压力F，压力示数从压力传感器显示屏（5）读出。