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图3.1 轧机主传动及测试系统简图
3.2 测试系统中传感器的选择及其设计方案
据试验要求在试验轧机中的传感器主要为力传感器，位移传感器和力矩传感器这三种作为测量元器件，力传感器主要用来对轧辊在试验过程中的负载值进行检测与控制，位移传感器主要用来对试验轧机压下机构由于施加下压运动而产生的位置移动进行检测，力矩传感器主要是来检测和控制轧制过程中两工作辊的负载力矩。
3.2.1 轧制力传感器的选择与设计方案
力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，智能建筑、生产自控、研发测试、机床等众多行业，它具有较低的价格和较高的精度以及较好的线性特性，是最为常用的测量力学性能的传感器，其作用是将加载力这一非电量的物理量转换成电量。轧制力传感器在小型复合材料试验轧机主传动及测试系统上即将轧制载荷转换成电量信号。其中的主要类型有：
(1)压电式力传感器
由物理学知，一些离子型晶体的电介质(如石英、酒石酸钾钠、钛酸钡等)不仅在电场力作用下，而且在机械力作用下，都会产生极化现象。即： 在这些电介质的一定方向上施加机械力而产生变形时，就会引起它内部正负电荷中心相对转移而产生电的极化，从而导致其两个相对表面(极化面)上出现符号相反的束缚电荷，且其电位移D(在MKS单位制中即电荷密度σ)与外应力张量T成正比;当外力消失，又恢复不带电原状；当外力变向，电荷极性随之而变。这种现象称为正压电效应，或简称压电效应。压电效应是压电传感器的主要工作原理，压电传感器不能用于静态测量，因为经过外力作用后的电荷，只有在回路具有无限大的输入阻抗时才得到保存，所以这决定了压电传感器只能够测量动态的应力。
图3.2 压电式力传感器
(2)圆柱式力传感器
圆柱式传感器是测力传感器应用较普遍的一种形式。它分为圆筒形和柱形两种。下图画出了传感器的结构示意图和外形。其结构是在圆筒或圆柱上按一定方式贴上应变计。圆筒或圆柱在外力F作用下产生的应变为
图3.3 圆柱式传感器(a)圆柱; (b)圆筒; (c)外形
一般将应变计对称地贴在应力均匀的圆柱表面的中间部分,如上图(a)所示,并连接成图(b)所示的桥路:T1和T3,T2和T4分别串联,放在相对臂内。当一方受拉时,则另一方受压。由此引起的电阻应变计阻值的变化大小相等符号相反,从而减小弯矩的影响。横向粘贴的应变计作为温度补偿片。电桥输出电压为