第三章 应变仪

2020/4/30,.,1,第三章应变仪,3-1概述一、分类按被测应变频率1、静态应变仪YJ5、YJ-18、YJ-25YJ-26YJ-29,2、静动态YJD-1,YJD-17,YJD-27,2020/4/30,.,2,3、动态应变仪,适用于10KHz以下Y6D-3A,YD-15,TD-21,YD-28必须配用记录仪,4、超动态应变仪适用于10KHz以上，冲击、爆炸等Y6C9,2020/4/30,.,3,5、遥测应变仪,用于回转、运动件测量,2020/4/30,.,4,32应变仪工作原理,3-2-1电桥测量电路由应变片灵敏系数,有,测出即可,2020/4/30,.,5,1、直流电桥,开路，惠士顿电压桥AB、AD压降,DB输出电压,2020/4/30,.,6,分子为零即平衡条件,有应变时：,3-1式成为,展开并注意：,2020/4/30,.,7,可得,用相同应变计使其具有相同的灵敏系数，即：,2020/4/30,.,8,（3-2）式成为,注意其关系：相邻则相反，相对则相同32、33式都可运用,2020/4/30,.,9,线性化的误差,四片误差更小：正负应变抵消,K2则：,2020/4/30,.,10,2、交流电桥,在交流激励下，电容表现出复阻抗,以Zi代替Ri即可得类似表达式，取半桥，平衡条件成为两个：,2020/4/30,.,11,将,代入（31）式中，并考虑：,引入,可得时的输出电压：,2020/4/30,.,12,分为三部分讨论,相对误差,1、R引起,U1,U2,U3,可用相对误差确定导线长度许可的C0，一般10m以内可以,2020/4/30,.,13,2、C引起,相位变化,平衡后，C不变，C0,U1,U2,U3,载波放大应变仪中的输出端没有输出，但是占用了放大器的工作范围，影响灵敏度、线性度,2020/4/30,.,14,实际应用,以上是单片，与直流桥一样,2020/4/30,.,15,3-2-2电阻及电容平衡电路,电容平衡电路构成W2，Cs调整W2实现Cs的星型分配电阻、电容平衡须反复调整多次,电阻平衡不平衡是绝对的，必须调整电路构成W1，RsRs约100倍R，即十几K,2020/4/30,.,16,3-2-3电桥接法,其中应变仪指示应变,对全桥接法，输出电压为：,2020/4/30,.,17,一、半桥接法,灵敏度没有提高，若正交贴片，有：,轴向贴工作片，另外不受力块上贴补偿片,灵敏度提高了（1）倍,2020/4/30,.,18,二、全桥接法,拉伸，如图贴片、接线,灵敏度提高一倍。纯弯梁当R1、R2为工作片时有类似结论还可以消除互相的干扰,2020/4/30,.,19,2020/4/30,.,20,电桥接法续表,2020/4/30,.,21,例题拉、弯、扭复合作用的圆轴,若求P或T之应变如何？,有：,2020/4/30,.,22,其它形式的扭矩传感器（受弯型）,2020/4/30,.,23,3-3应变仪的基本工作原理,早期和现在,一、静态电阻应变仪直流放大式,2020/4/30,.,24,二、动态（静态)载波放大式应变仪,1、方框图,2020/4/30,.,25,2、测量电桥,由应变计构成，可接单臂、半桥、全桥；含电容、电阻平衡电路输出为调幅波读数电桥,双电桥电路，静态应变仪独有：零位测量优点：误差小，与电压、放大倍数无关。,2020/4/30,.,26,设：有1。测量应变桥输出电压,调整读数桥，使其平衡，则有：,零位读数，有：V测V读，若E1E2，则：,2020/4/30,.,27,也有：为有：1=仪而调整：,此即老式应变仪的灵敏系数调整,2020/4/30,.,28,3、幅度调制,对交变电压,正、负应变时：,正、负应变时分别与载波信号同相和反相,2020/4/30,.,29,4、相敏检波器,与载波同相和反相分别对应正、负应变测量桥可看作应变调制器，相敏检波器则是解调器。能检出应变的大小、正负,2020/4/30,.,30,5、滤波器,相敏检波后信号还含有载波及其高次谐波需要滤除，一般用无源RC或LC低通滤波器,6、载波振荡器产生频率、振幅都稳定的载波电压信号,2020/4/30,.,31,7、标定电路,动态应变仪中没有读数电桥，而有标定电路在R3上并联一个大电阻Rc，其等效电阻,可以解出,注意Rc与K有关，一般按K=2.00标定出一系列的Rc。如：100，300，500，1000，3000，等,2020/4/30,.,32,其它部分：载频振荡器、稳压电源输出：高、低阻，以适应不同记录器衰减装置,2020/4/30,.,33,3-4应变仪的主要技术指标,1、测量线数2，4，6，82、测量范围2000，10000，20000，100000m/m3、工作频率范围：0200，500：01.5，5，10，200K4、应变计灵敏系数：大多为固定2.00，少数可调：1.82.6等5、应变计电阻值60，120，300等6、灵敏度：线性范围内输出电流（电压）与应变的比值零点漂移动飘,2020/4/30,.,34,应变仪的主要技术指标（清华张如一P88）,2020/4/30,.,35,3-5数字应变仪和应变测量采集系统,数字应变仪,在原交流载波应变仪对输出信号进行A/D转换即成,2020/4/30,.,36,国产静态数字应变仪,清华张如一P90,2020/4/30,.,37,数据采集系统（例）,利用计算机，完成模数转换、采集、计算处理直接获得最终结果,如：1、冷端补偿，2、放大器，3、抗混叠滤波器，4、通道切换器，5、自增益放大器，6、采样保持器，7、模数转换器，8、接口、定时控制电路，9、计算机，10、显示器，11、打印