动态应变仪使用说明书

动态应变测试仪 使用说明书 目录 一 概述 二 使用说明 三 技术指标 四 注意事项 五 故障及解决方案 六 仪器附件 2 一 一 概述概述 动态应变仪是一种具有自动平衡功能的动态电阻应变仪 主要 用于实验应力分析及动力强度研究中 对结构及材料的任意变形进 行动态应变测量 通道数量可以2 4 6 8自由组合 体积小重量 轻 便于携带和搬运 采用直流供桥 电桥采用六线制 有长导线 补偿功能 仪器频带宽 校准方便 配接不同类型的应变片及应变 式传感器 可以实现应力 拉压力 速度 加速度 位移 扭矩等 多种物理量的测量 动态应变仪具有如下特点 1 可以 2 4 6 8 通道组合 体积小 2 桥路自动平衡 平衡时间约 2 秒 平衡范围大于 5000 3 采用拨盘开关校准 准确方便 4 供桥电压采用六线制 自动修正长导线测量时引入的误差 5 频带宽 频响范围 DC 300kHz 0 5dB 3dB 6 测量精度高 噪声低 稳定性好 抗干扰能力强 7 器件集成度高 性能稳定可靠 二 二 使用说明使用说明 1 测试方框图 动态应变放大器可以配接各种类型的应变片及应变式传感器 其典型测试方框图如图 1所示 图1 应变片 应变花 应变式加速度计 压 力 拉力 扭矩传感 器 数据采 集器及 计算机 动态 应变仪 3 2 面板说明 通道前面板 通道后面板 3 操作前准备 仪器通电之前 先将桥盒接成全桥 把桥盒的航空插头 插入通道的航空插座内 旋紧 使用220V 50Hz市电供电 电源线一端插入仪器电源插 座 另一端接入市电 然后将电源后面板的电源开关置 开 位 kHz 12 4 35 76 4 反馈 2 激励 3 信号 5 反馈 6 信号 7 屏蔽线 1 激励 4 置 电源即接通 这时将要使 用的通道电源置于 开 向上扳 随即该通道的前面板的工作指示灯亮了 进入工作状态 各通道的电源开关为省电而设置 把不使用的通道的电 源开关置于 关 的位置 再把桥盒的输入插头拔掉 这样该 通道的 12V电源和桥压都被关掉了 4 操作说明 1 电源部分 电源前面板设有3 位液晶显示数字面板表 供仪器各 通道调零指示和校准值指示之用 下设两个开关 左边为通道 选择开关 可选择测量 1 10个通道中任一通道的零点或校准 应变值 右边是面板表的量程选择开关 设有满量程 2V和 20V两档 平时应放在20V档为好 在小于2V的小信号精确测 量时才使用2V档 面板表是直流电压表 在动态测试中也采 集到忽大忽小的交流信号 于是数字乱跳 且无指示意义 这 时量程开关置 0 位 即输入接地 显示为 000 输出检测设置在仪器电源的后面板上 通过 通道选 择 开关与各通道输出相连 当 通道选择 开关选择1 8 个通道时 输出检测即输出相应 1 8个通道的输出信号值 这样巡检时省去改换输出线的麻烦 2 放大通道部分 电桥平衡 各通道通电前已接入组成全桥的桥盒 开启后面板上电源 开关 该通道进入工作状态 绿色工作指示灯亮 将功能转换 开关置于 测量 位置 增益开关放在欲选择的档位 按动 图4 5 自动平衡 电桥平衡按钮 这时20V档面板表上变成只 有 几十毫伏零点 电桥已被 平衡 等预热15分钟后 再按动 自动平衡 电桥平衡按钮 可多按几次 取最小的 面板 表放在2V档 然后用小螺丝刀微调 电桥 平衡微调 电位器 使零点值最小 这时放大器达到了理想的平衡状态 电桥 平衡微调 电位器在使用过程中 有可能调到两边 极点还未平衡 这时应回调一段 零点会增大 再重新按动 自动平衡 按钮 用小螺丝刀微调电桥 平衡微调 电位 器 使放大器达到理想的平衡状态 增益选择 放大通道的增益设置 10 30 100 300 500 1000六 档 为使测量更准确 预测被测输出电压值或应变量是必要 的 每个通道放大器放大倍数最大为 1000倍 若桥压为 2V 单只应变片产生 1 时 输出1mV峰值电压 100 输出0 1V峰值电压 用户可以根据预计的应变产生值来选择 增益开关位置 增益开关置 1000 时 增益为1000倍 500 时为500倍 依此类推 桥压增加 相当于系统增益 加大 即若桥压为 2V时 对被测信号增益为 1000倍 则桥压 为5V时 系统实际增益变为 2500倍 校准值给定 校准 开关相当于在每个通道内设置了一个简易标准 应变模拟仪 用以方便的校准出被测信号应变值大小 例如 校准置 2000 时 输出2 000V 置 测量 档仪器输出 信号峰值也为2 000V 用记录设备或峰值表测出 则说明测 量信号的应变值为 2000 6 为使校准更准确 校 准前先将校准开关置 0 位 校 准调零后再置不同的应变 值进行正负校准 校准通常在测量开始前进行 校准值应放置到预期的应 变值附近 仪器给出正校或负校 都应使系统连结起来进行 一段记录 仪器允许在连续测量过程中 随时校准 不会 造成被测量信号与校准信号的叠加 这 对于长时间被测应变 片或传感器总处于负荷情况下校准尤为方便 校准完成后功能选择开关放在 测量 位置 进行正常信 号测量 测量过程中各旋钮位置不应再变动 低通滤波器档位的选择 仪器带有二阶 Butterworth型有源低通滤波器 截止频率 k Hz 分别为3 10 50 100 200 F 300k 为了滤除测量信号中不必要的频率分量 应将滤波器开关 置于高于被测信号 5 10倍的截止频率处 这样既滤除不必要 的频率分量又保证信号无衰减 桥压选择 通道后面板设置了桥压选择 2V 4V 8V 通常出厂时 桥压置于 2V 档 建议根据桥路电阻值大小 按下表选择 相应桥压 桥路电阻 桥压 V 601203501000 2 4 7 8 提高桥压增大仪器灵敏度 为小信号测量提供方便 图4 桥盒结构及引线说明 输入信号负端 供桥电压负端 输入信号正端 供桥电压正端 屏蔽线连接端 A1 A2是测量电桥相对的两个臂 D1 D2是测量电桥相对的两个臂 R1 R2 R3是桥盒内部的120 标准电阻 桥路的连接 桥盒是应变测量元件与应变仪连接的桥梁 熟悉桥盒 的结构及连接方法是十分必要的 图4示出了桥盒引线结构 图中R1 R2 R3是放在桥盒内的 120 精密电阻 作为辅助 桥用 图5给出了1 4桥到全桥的连接方法 在 a b d 的 连接方式中 必须使用 120 的应变片 才能保证电桥平衡 在实际测量时 应变片的连线 桥盒接线柱之间的短路线都 要尽可能用烙铁焊接 为防止外部电磁干扰 特别是 50Hz的 干扰 桥盒与应变片之间用屏蔽线 遇到干扰严重 譬如集 4 756 A11D1 D2 2A23 8 R1R2 R3 8 流环转接时 桥路干扰可能 很大 可采用 图5中三线式接法 予以降低 在测量点远离仪器条件下 为了保证校准值的准确度 可采用六线制接法 即在桥盒插头和仪器桥路输入插座之间引 入需要长度的七芯 或六芯 电缆 两端配接相应的七芯转 接 插头 即 1 1 2 2 6 6 第 7 7 脚接屏蔽线 多余芯线 可剪去 图5 a 一只应变片的连接方法 A1 63 U桥 7 4 Uo 1 2 A1 5 75 A1 图5 b 一只应变片的连接方法 Uo U桥 3 1 24 6 9 6 7 A1 图5 c 二只应变片的连接方法 A1 D1 Uo U桥 3 1 24 D1 A1 图5 e 四只应变片的连接方法 A1 A2 A2 D1 D2 D2 D1 Uo U桥 3 1 24 4 7 5 A1 图5 d 二只应变片的连接方法 A1 A2 A2 Uo 1 2 U桥 3 10 应变片灵敏度系数的修正 仪器设计使用的应变片灵敏度系数 K 2 00 若使用的灵 敏度系数为 Kp 的应变片 实际的应变值为 式中 p 为实际的应变值 c 为测得的应变值 Kp 电阻应变片的灵敏 度系数 仪器各通道设有过荷指示 当信号峰值大于 5V 时 红 色过荷指示灯闪亮 说明信号已经过荷 应适当降低增益 保证 仪器在信号不过荷的情况下工作 预热 仪器在接通电源后即进入工作状态 为了保证稳定运行及 测试的准确性 仪器应预热 10 15 分钟 对于小信号或长时间测量 则需要预热 30 60 分钟 预热完毕 即可进行测量 三三 技技术术指指标标 1 通道数 2 4 6 8等多通道组合 2 适用电桥电阻 60 5k 3 供桥电压 2V 4V 8V 电流不小于33mA 4 应变系数 K 2 00 5 平衡范围 使用电桥电阻的 1 约 5000 微调范围 100 6 平衡方式及时间 自动平衡 平衡时间约 2秒 平衡保持时 c p p K 00 2 11 间72小时 7 输入阻抗 大于100 8 灵敏度 0 2V 100 桥压4V 9 非线性度 小于 0 1 F S 10 应变校准值 0 500 1000 2000 5000 10000 校准误差 不大于校准值的 0 5 最小 1 11 增益 10 30 100 300 500 1000 12 频响 DC 300kHz 0 5dB 3dB 1dB 13 低通滤波 截止频率 kHz 3 10 50 100 200 F 300k 3dB 1dB 14 输出电压 峰值 5V 15 信噪比 大于40dB 16 共模拟制比 100dB 17 稳定性 零点漂移小于 0 5 F S 1 4小时 灵敏度变化小于 0 2 F S 4小时 18 供电 交流220V 10 50Hz 约40W 19 工作环境 温度 0 40 相对湿度小于80 20 外型尺寸 单通道35 251 130mm3 四四 注注意意事事项项 1 用户在使用本仪器之前 请仔细阅读使用说明书 避免 连 线或操作错误 2 仪器尽可能在规定的环境下使用 尽量不要让仪器在阳光下 12 曝晒 3 避免在高温下使用 这样会降低桥路或放大器的对地绝缘电 阻 会造成较大的零漂而使系统不稳定 个别情况下使测量无 法进行 4 不允许在有强烈腐蚀性气体或大量尘埃的环境中使用或保存 仪器 5 电源接通后 必须在测试过程中始终保证电源电压按说明书 给定的范围内变化 6 测量过程中不允许按动自动平衡按钮 7 测量时的温度补偿应变片要贴在测量片相同的材料上 且 测量片与补偿片要同一材料同一阻值同一环境温度 避免阳 光曝晒 对地绝缘在 500M 以上 8 尽量缩短应变片与桥盒之间的测试连线 使用同轴电缆做 测量导线时 屏蔽层不能做为一条测量导线 而只能做屏蔽保 护连到桥盒的接地端 对金属试件 要与应变仪桥盒地线端连 接良好以减小工频干扰 测量导线应远离干扰源 如变压器 电机 大型用电设备 及动力线等 测量导线在连接时要尽可能采用对称结构安装 这样既有利于电桥平衡 又有利于抗干扰 尤其是在长导线测 量时更为必要 9 在实际测量中 为了提高被测信号的精度 同时实现温 度补偿 常将应变片组 合使用 这时测量值要进行修正 注 意应变式传感器不用修正 1 Al和Dl两只应变片用于应变测量如图 6 测量结果要 被2除 即 13 2 四只应变片同时用做测量片 如图 7测量结果除以4 即 五 故障及解决方案五 故障及解决方案 1 噪声干扰 应考虑以下情况 感应干扰 在应变仪附近有大的漏磁设备 如大型电机 变压器 磁饱和稳压器等 感应噪声可能引入测量电路中 cp 2 1 图6 二只应变片的测量 W A1 D1 A1 D1 R R R R Uo U桥 cp 4 1 Uo U桥 A1 D1 W A1 D1 R R R R A1 A2 D2 R RR R A2 D2 A2 图7 四只应变片的测量 Uo U桥 A1 D1 W A1 D1 R R R R 图6 二只应变片的测量 14 可采用下列方法 将应变仪及桥路连接线远离上述设备 被 测物完好接地并将应变仪连到相同的地上 电位干扰 当被测物存在DC或AC电位时 会出现电位 干扰 这种情况下应变仪的良好接地并不是总能带来好的效 果 问题的解决可能是将被测物与应变仪连好而实现 当然 感应干扰和电位干扰很少能用单一的方法解决 往往是试用不同的方法来看看能否取得良好的效果 2 零点不能平衡 主要表现是电源通道上公用表头有指示 过荷灯总亮 问题可能是出现在输入插头到传感器 应变片 这一端 一 是传感器断路或短路 二是传感器到插头之间的连接电缆断 路 有条件时换一个好的传感器或桥盒试一试 若仍然不能 平衡 问题可能出在仪器本身 请与生产厂家联