DH3819无线通讯静态应变测试系统(ZigBee)V01.01(3)

DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 目目 录录 1 概述 1 2 应用范围及系统框图 1 3 特点 2 4 技术指标 3 5 工作原理 4 6 软件功能 5 7 使用说明 7 8 电池使用须知 14 9 注意事项 14 10 维护和检修 15 11 配套及随机文件 16 12 附录 桥路的连接 17 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 1 DH3819DH3819 无线静态应变测试系统无线静态应变测试系统 1 概述 概述 DH3819 无线静态应变测试系统是全智能化的巡回数据采集系统 每台采集器 内置智能锂电池组 无线通讯模块 传感器电源 放大器 A D 转换器 控制电 路等 无需外接电源和通讯线 计算机就可通过无线通讯控制器完成自动平衡 采样控制 自动修正 数据存贮 数据处理和分析 生成和打印试验报告 可自 动 准确 可靠 快速测量大型结构 模型及材料应力试验中多点的静态应变应 力值 广泛应用于机械制造 土木工程 桥梁建设 航空航天 国防工业 交通 运输等领域 若配接适当的应变式传感器 也可对多点静态的力 压力 扭矩 位移等物理量进行测量 2 应用范围 应用范围及系统框图及系统框图 2 1 根据测量方案 完成全桥 半桥状态的静态应力应变的多点高速巡回检测 2 2 和各种桥式传感器配合 实现压力 力 荷重 位移等物理量的多点高速巡 回检测 2 3 对输出电压小于20mV 的电压信号进行高速巡回检测 分辨率可达1 2 4 系统框图 DH3819 采集模块 DH3819 采集模块 DH3819 采集模块 DH3819 采集模块 DH3819 采集模块 DH3819 采集模块 DH3819 采集模块 DH3819 无线 通讯控制器 计算机 USB DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 2 说明 说明 ZigBee 无线网络通讯实现无线静态应变测量 模块间通讯距离最远可达 500m 模块自己寻找最佳的通讯路径进行组网 每个模块为一个路由点 通过路 由通讯的接力可进行更远距离的测量 3 特点 特点 3 1 系统中 独立化模块设计 每个数据采集模块可测量 8 个测点 每台计算机 可控制 32 个模块 256 个测点 模块间通讯距离最远可达 500m 模块自己寻找 最佳的通讯路径进行组网 每个模块为一个路由点 通过路由通讯的接力可进行 更远距离的测量 3 2 每个采集模块内置智能锂电池 3 3 采用进口高性能光隔离低接触电势固态继电器 通过特殊的电路设计 消除 了开关切换时 接触电势的变化对测量结果的影响 因此 我公司生产的静态应 变测量系统的所有指标均包含了切换开关的影响 3 4 先进的隔离技术和合理的接地 使系统具有极强的抗干扰能力 适用于各种 工程现场的检测 3 5 应变采集模块通过无线通讯控制器与笔记本计算机的 USB 口通讯 且控制器 采用 USB 供电 实现了便携式测量系统 更加适用于工程现场 3 6 中文视窗 2000 XP 操作系统下采用 C 编制的采样控制和分析软件 具有极强 的实时性以及良好的可移植性 可扩充性和可升级性 3 7 通用 可靠的通讯方式 使系统实现了边采样 边传送 边存硬盘 边显示 利用计算机海量的存储硬盘 长时间实时 无间断记录所有测点信号 3 8 内置 120 标准电阻 用户可方便完成全桥 半桥 1 4 桥的状态设置 3 9 系统在进行平衡操作后自动保存平衡结果数据 若认为此次平衡结果比较重 要 可导出平衡数据存入相应文件 当发生突然断电或试验当天不能结束时 可 在下次开机后 先查找机箱 再进行导入零点操作 可自动恢复工作机箱状态 保证试验继续进行 3 10 测点平衡指示灯可指示每个测点的平衡状态 方便现场查看测点状况 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 3 4 技术指标 技术指标 4 1 测量点数 4 1 1 每个应变采集模块可测 8 个测点 4 1 2 每台计算机可控制 32 个采集箱 即 256 个测点 4 2 扫描速度 每个应变采集模块扫描速度为 8 测点 秒 多个模块采样同步进行 4 3 适用应变计电阻值 60 10000 任意设定 4 4 应变计灵敏度系数 1 0 3 0 自动修正 4 5 供桥电压 DC 2V 4 6 测量应变范围 20000 4 7 最高分辨率 1 4 8 系统准确度 不大于 0 5 3 4 9 零漂 不大于 4 4h 单次采样条件下测量 4 10 自动平衡范围 15000 应变计阻值的 1 5 4 11 长导线电阻修正范围 0 0 100 4 12 无线通讯 ZigBee 无线网络通讯实现无线静态应变测量 在视距情况下 模块间通讯距离最远可达 500m 模块自己寻找最佳的通讯路径进行组网 每个模 块为一个路由点 通过路由通讯的接力可进行更远距离的测量 4 13 内置锂电池容量 标称值 8 4V 2400mA 4 14 充电器指标 4 14 1 充电器为恒流恒压型充电器 4 14 2 充电器输入交流电压 220V 10 50Hz 5 4 14 3 充电器输出直流电压 约 8 7V 4 14 4 充电器最大输出电流 1A 4 15 内置锂电池的最大充电直流电压为 8 7V 最大充电电流为 1A 4 16 采集模块在充满电的情况下 连续工作时间大于 8 小时 4 17 状态指示 4 17 1 平衡灯 每个测点对应一个平衡指示灯 当按一下试平衡键或软件中操作 平衡 则模块开始采样 采样结束后 当某个测点平衡灯亮红色 表示本通道未 平衡 持续 5 秒钟后所有平衡灯熄灭 以节约电量 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 4 4 17 2 工作灯 当采样时 此红灯亮 采样结束后熄灭 当通讯时 此红灯闪 烁 表示正在通讯 绿灯亮时 表示本采集模块得电可正常工作 采样灯 通讯 灯 电源灯可合用一个双色 LED 4 17 3 电量指示灯 可指示剩余电量 依次表示 100 75 50 25 4 18 使用环境 符合 GB6587 1 86 要求 4 19 外形尺寸 4 19 1 应变采集模块尺寸 171 mm 长 105mm 宽 30mm 高 未包含天线 尺寸 4 19 2 无线通讯控制器尺寸 120mm 长 65mm 宽 38mm 高 未包含天 线尺寸 4 20 仪器自重 4 20 1 应变采集模块约 0 6kg 4 20 2 通讯控制器约 0 3kg 注 所有应变指标均在 K 2 Eg 2V 状态下定义 参照中华人民共和国国家计量检 定规程 JJG623 89 电阻应变仪 的方法检定 5 工作原理 工作原理 测量原理以 1 4 桥 120 桥臂电阻为例对测量原理加以说明 如下图所示 图中 Rg为测量片电阻 R为固定电阻 KF为低漂移差动放大器增益 因 Vi 0 25EgK 即 Vo KFVi 0 25KFEgK 所以 FEgKK Vo4 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 5 式中 Vi为直流电桥的输出电压 Eg为桥压 V K为应变计灵敏度系数 为输入应变量 Vo为低漂移仪表放大器的输出电压 V KF为放大器的增益 当Eg 2V K 2 时 Vo KF 对于 1 2 桥电路 FEgKK Vo2 对于全桥电路 FEgKK Vo 这样 测量结果由软件加以修正即可 6 软件功能 软件功能 本系统的控制软件可以工作于中文视窗 NT 2000 XP 操作系统下 软件实现了文 件管理 参数设置 平衡操作 采样控制 数据查询 打印控制等功能 6 1 文件管理 6 1 1 打开文件 选择存有试验数据的文件 打开即可浏览所有采样数据 6 1 2 数据备份 选择 文件 菜单下的 另存为 选项 可将数据发送到硬盘 保存 6 1 3 删除文件 当数据文件不再需要时 为避免占用硬盘存贮空间 可将之永 久删除 6 1 4 文本转换 可将本数据文件格式转化为与 Word 兼容的文本格式 为用户 调用数据另作处理提供接口 6 2 参数设置 6 2 1 平衡结果下传 系统在进行平衡操作后自动保存平衡结果数据 当发生突 然断电或试验当天不能结束时 可在下次开机后 先查找机箱 再进行平衡结果 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 6 下传操作 可自动恢复工作机箱状态 保证试验继续进行 6 2 2 测点参数设置 A 测点特性 显示测点号 测量内容 测点描述 使用标志 报警设置 报 警阀值等内容 并可设置测量结果小数点后有效位数 热电偶冷端温度值 报警 色 其中 测量内容的下拉列表中有应变测量 桥式传感器 热电偶测温 铂电 阻测温四项供选择 B 应变测量 当 测点特性 子页面中测量内容为应变测量时 可在此页面 中设置桥路方式 应变计电阻 导线电阻 灵敏度系数 弹性模量 泊松比 C 桥式传感器 当配接其它桥式传感器时 可根据传感器的灵敏度对每个测 点分别输入修正系数 并设置被测物理量的单位 描述设置可输入用户在实际测 量中对每一测点的自定义 供在测量中显示及打印输出 所有设置在紧缩模式下 对整个机箱所有测点有效 在展开模式下只对选择的测点有效 D 热电偶测温 本仪器中此项无用 E 铂电阻测温 本仪器中此项无用 6 2 3 应变花设置 软件中提供应变花设置及应变花值计算功能 6 3 采样控制 6 3 1 查找机箱 系统将自动查找已经进入系统的工作机箱 以自动设置系统的 数据库范围 6 3 2 平衡操作 完成所有工作机箱或单台机箱的自动平衡 显示平衡结果数据 并在软件设计时 采用多种方式防止用户的误操作 以免丢失有用数据 6 3 3 单次采样 输入自定义的试验状态 控制系统采样 自动存盘 并显示当 前采样数据 6 3 4 定时采样 设置采样时间间隔和采样次数 系统将根据要求自动采样 当 设置的采样时间间隔小于本仪器采样速率指标时 系统将连续采样 6 3 5 X Y 记录仪 将任意两点的测量数据定义为 X 轴和 Y 轴 边采样边绘制其 合成曲线 其它测点则按单点采样的方式直接存硬盘 6 4 显示设置 6 4 1 显示方式 可设置成显示应变 应力 应变花 曲线 X Y 记录仪 6 4 2 删除当前记录 当某次采样数据无效时 可将其从文件中删除 6 4 3 采样信息 可显示机箱的平衡时间 试验第一次采样时间 最后一次采样 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 7 时间 采样次数等信息 6 5 打印设置 6 5 1 打印机设置 当安装了多台打印机时 可根据需要选择当前所使用的打印 机 如只安装了一台打印机 则不必设置 6 5 2 打印页面设置 选择在一页纸上的输出表格数 表格格式等 6 5 3 打印输出 选择此操作后即把当前所选择数据或打印页面设置的数据输出 到打印机 7 使用说明 使用说明 7 17 1 采集器及控制器面板功能采集器及控制器面板功能 采集器面板图如下图 A 天线 B 补偿片接线端子 C 电量指示灯 电源未开时按电源按钮 2 秒 或是电源已开时按电源按钮 1 秒 该指示灯就会亮成绿色 其格数指示剩余电量 D 工作指示灯 此灯亮成绿色表示本采集模块可正常工作 E 电源按钮 长按此按钮 直至 工作 指示灯 E 亮成绿色 F 试平衡按钮 可通过此按钮来简单判断通道上信号连接是否正常可平衡 G 充电器插口 H 通道平衡指示灯 指示每个通道的平衡状态 方便现场查看测点状况或在与 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 8 电脑通讯前判断仪器是否平衡 I 应变片接线端子 控制器面板图如下图 A 天线 B USB 通讯口 使用 USB 线连接该 USB 通讯口与计算机的 USB 口 7 27 2 桥路的连接及修正系数桥路的连接及修正系数 7 2 1 与应变计的连接 本仪器可接桥路方式为 1 4 桥 半桥 全桥 如附录中表 1 所示 可修正结果 如下 7 2 2 灵敏度系数的修正 i i K 2 式中 i 为测量应变量 为实际应变量 Ki 为应变计灵敏度系数 7 2 3 长导线的修正 a 将工作片用两根长导线接至 DH3819 1 4 桥公用补偿片 1 2 i R Rl DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 9 式中 i 为测量应变量 为实际应变量 R 为应变计的阻值 Rl 为单根长导线的阻值 b 将工作片和补偿片的一端连接成公共线后再用三根引线至 DH3819 半桥连接 1 4 桥计算结果 1 i R Rl 式中 i 为测量应变量 为实际应变量 R 为应变计的阻值 Rl 为单根长导线的阻值 c 将工作片接成半桥电路 然后用三根长导线引至 DH3819 1 i R Rl 式中 i 为测量应变量 为实际应变量 R 为应变计的阻值 Rl 为单根长导线的阻值 d 将应变计接成全桥电路 然后用四根长导线引至 DH3819 1 2 i R Rl 式中 i 为测量应变量 为实际应变量 R 为应变计的阻值 Rl 为单根长导线的阻值 7 2 4 应变计阻值的修正 a 全桥和半桥状态 桥路为卧式桥 测量结果和等臂桥相同 b 1 4 桥 公用补偿片 状态 桥路为立式桥 则 i RR 4 2 120120 式中 i 为测量应变量 为实际应变量 R 为应变计的阻值 应该说明 只有当应变计的阻值 R 与 120 相差较大时 才需修正 如当 R 130 时 引起的误差为 0 16 7 2 5 修正系数的修正 K i 式中 i 为测置应变量 为实际应变量 K 为所设置的修正系数 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 10 7 2 6 与桥式传感器的连接 桥式传感器内部桥路也包括全桥 半桥以及 1 4 桥 半桥与表 1 中方式四相同 全桥与表 1 中方式六相同 而参数设置时 只需按此设置 桥路方式为方式一 导线电阻为 0 灵敏度系数为 2 桥臂电阻为 120 在参数设置的测点特性状态 将测点展开 首先设置被测物理量的单位 再在修正档内输入下式计算值 a 1 a 式中 mV unit 为该测点传感器的灵敏度 1000 mV unit 或 1 a 式中 unit 为该测点传感器的灵敏度 unit 则采样后 直接显示被测物理量 7 37 3 操作流程操作流程 7 3 1 驱动安装 在使用 DH3819 无线静态应变测试系统前 需要用 USB 线连接 DH3819 无线通 讯应变控制器与计算机 USB 接口 若该计算机是第一次使用 DH3819 无线通讯静 态应变测试系统 在接入 USB 线后 计算机系统会提示找到新硬件 并要求安装 驱动程序 驱动程序起始为 cp210 x Drivers new exe 的安装程序 该驱动程序在 随机附带的软件光盘中 下面以下面以 WindowsWindows 20002000 操作系统下的安装为例来说明安装步骤 操作系统下的安装为例来说明安装步骤 Windows Windows XPXP 操作系统下的安装与此类似操作系统下的安装与此类似 1 建议将本公司随机附带的软件安装盘中的 cp210 x Drivers new exe 安装 程序复制到硬盘 注意下述过程图片显示的是该驱动程序的安装过程 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 11 2 安装 cp210 x Drivers new exe 程序 记住安装过程中的安装目录 如安 装目录为 C SiLabs MCU CP210 x 3 将所配 USB 通讯线的 B 端 正方形 插入仪器的 USB 接口 然后将通讯 线的 A 端 长方形 插入计算机的 USB 接口 这时操作系统会提示找到新硬件 然后弹出 找到新的硬件向导 如下图所示 4 选择 搜索适合于我的设备的驱动程序 推荐 S 如下图所示 5 点击 下一步 如下图所示 选中 指定一个位置 S DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 12 6 点击 下一步 如下图所示 选择 浏览 选择驱动程序所在目录 C SiLabs MCU CP210 x WIN 按确定 7 系统提示 找到了驱动程序文件 如下图所示 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 13 8 点击下一步 当安装完成后 系统提示 完成找到新硬件向导 如下 图所示 9 点击 完成 按钮 系统自动进行更新 并完成驱动程序的安装 7 3 2 仪器操作 A 按附录中的桥路连接方式将外部信号可靠连接到仪器各通道接线端子上 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 14 B 长按 电源 按钮 直至 工作 指示灯亮成绿色 C 无控制器 未连接计算机 仅采集器工作时 可以先通过采集器上的 试平 衡 按钮来判断连线是否正确 按一下此键 工作 指示灯由绿色变成红色 且闪烁 当指示灯闪烁停止 并恢复成绿色时 表示平衡完成 此时每个通道的 指示灯若为熄灭状态 即表示所有测点连线均正常 平衡成功 若某通道的指示 灯亮成红色 即表示该测点连线错误 未平衡 D 使用配套的 USB 线将 DH3819 无线通讯控制器与计算机连接 E 打开软件 7 3 3 软件操作 软件的操作请参考软件使用说明书 8 8 电池使用须知 电池使用须知 8 1 使用仪器配套充电器 不能使用其它替代 配套充电器为恒流恒压型充电 器 跟市场上的普通充电器有区别 8 2 第一次使用仪器 需先将电池电量完全放干 然后进行充电 充满电后再使 用 8 3 充电时 充电器上的指示灯为红色 当充电器上的指示灯变成绿色 说明充 电结束 8 4 仪器最好是在关机状态下充电 以免外围干扰对仪器使用产生影响 仪器可 以一边使用一边充电 但不推荐用户使用 8 5 仪器使用结束请关断电源 8 6 仪器如果长时间不用 3 个月以上 需将电池电量充至 10 以上 最好充至 100 以免因电池自放电引起减少电池使用寿命 如过放电 则会引起电池损 坏 8 7 电池使用寿命 400 个充放电循环后 电池容量大于 70 9 9 注意事项 注意事项 9 1 在平衡操作过程中 当出现误操作 将有效数据文件覆盖 可用以下方法将其恢 复 在数据文件的存放目录下 找到与其对应的 BAK 文件 将其更名为 TST 即可 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 15 9 2 有关导线电阻的说明 9 2 1 方式一 导线电阻为两根导线之和 9 2 2 方式二 三 四 将应变计分别用两根导线接至数据采集箱 导线电阻为 两根导线电阻之和 若将两组应变计的一端连接成公共线后再引线至数据采集箱 导线电阻为单根导线电阻 9 2 3 方式五 六 导线电阻为两根导线之和 9 3 所有连线必须牢固可靠 9 4 全桥连接时 交换 Vi 和 Vi 的连接 可以改变输出信号的极性 9 5 每通道所有的 Rg Rd 及 R 的对外连接线均应尽量短 长度也应相等 9 6 电缆线的连接 拆除必须在仪器关机的状态下进行 9 7 在中文视窗 95 98 NT 2000 XP 操作系统下 平衡开始前 必须先查找机箱 计算机自动进行设备检测 出现相应的提示框 9 8 湿度较大的环境下使用本仪器 零漂将明显增加 9 9 应避免将仪器置于强电场中使用 9 10 输入 输出电缆线应尽量避免靠近电力线 变压器及其它干扰源 9 11 切勿在过高温度和湿度的条件下使用和存放仪器 切勿将仪器直接在阳光 下曝晒 9 12 仪器在进入定时采样前 应将 Windows XP 2000 中的屏幕保护程序去掉 即设置为 无 同时应避免计算机进入睡眠状态和节电模式 1010 维护和检修 维护和检修 10 1 仪器的维护 10 1 1 本仪器是 组仪器 属于通用仪器 若在超过环境规定条件的现场使用 应注意避免酸 碱 盐 雾 雨淋及过强的幅射场 电场 磁场 当环境温度高 于规定 而输出电流较大时应用电扇散热 10 1 2 使用时注意勿使模拟输出短路 10 1 3 存放时 应将仪器盖好 防止灰尘污染 以减小输入 输出插头的接触 电阻 若一旦污染 应根据污染性质选择适当的溶剂 如无水乙醇 乙醚 四醚 化碳等 以白绸布蘸少许将污物擦净 DH3819 无线静态应变测试系统 使用说明书 16 10 2 故障检查 10 2 1 如果不能采集或采集不到数据 10 2 1 1 检查所有传感器连接是否正确 10 2 1 2 重新插拔一下传感器与仪器的连接端 保证连接可靠 10 2 1 3 重新启动仪器 10 2 1 4 连接线或传感器损坏 10 2 2 噪声偏大 10 2 2 1 如果发现显示屏所显示的噪声值偏大时 则应检查系统附近有一个较 强的电磁场 干扰有用信号 10 2 2 2 如果显示屏显示的值为无规则噪声值 那么应检查一下 输入电缆的 连接是否可靠 正确 10 2 3 有时因现场环境产生的