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、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±5000με3、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、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32、面板说明通道前面板通道后面板3、操作前准备①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。②使用220V50Hz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）（12435764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。③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①电源前面板设有3½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。②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①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“自动平衡”电桥平衡按钮，这时20V档面板表上变成只图45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。②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1με时，输出1mV峰值电压，100με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。③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＋2000με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＋2000με。为使校准更准确，校准前先将校准开关置“0”位，校准6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。④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(kHz)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。⑤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。桥压（V）桥路电阻（Ω）6012035010002∨∨∨∨4×∨∨∨8××∨∨7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④输入信号负端；①供桥电压负端；②输入信号正端；③供桥电压正端；⑧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120Ω标准电阻。⑥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120Ω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120Ω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。4756A11D1D22A238R1R2R38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A163U桥74Uo12A1575A1图5(b)一只应变片的连接方法UoU桥312469⑦应变片灵敏度系数的修正67A1图5(c)二只应变片的连接方法A1D1UoU桥3124D1A1图5(e)四只应变片的连接方法A1A2A2D1D2D2D1UoU桥3124475A1图5(d)二只应变片的连接方法A1A2A2Uo12U桥310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：εp为实际的应变值εc为测得的应变值Kp电阻应变片的灵敏度系数⑧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⑨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、技术指标1、通道数：2、4、6、8等多通道组合。2、适用电桥电阻：60Ω～5kΩ。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±5000με)微调范围：±100με。6、平衡方式及时间：自动平衡，平衡时间约2秒，平衡保持时间72小时。7、输入阻抗：大于100ΜΩ。cppK00.2ε118、灵敏度：0.2V/100με(桥压4V)。9、非线性度：小于±0.1％F·S。10、应变校准值（με）：0、500、1000、2000、5000、10000。校准误差：不大于校准值的±0.5％（最小±1με）。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±1με（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、注意事项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12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500MΩ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：cpε21ε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，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cpε41εUoU桥A1D1WA1D1R-ΔRR+ΔRA1A2D2R-ΔRR+ΔRA2D2A2图7四只应变片的测量UoU桥A1D1WA1D1R-ΔRR+ΔR图6二只应变片的测量14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，请与生产厂家联系。3、零点漂移大在零点平衡后，无应变信号而零漂大时，检查传感器和连接线是否绝缘电阻下降，传感器温度补偿较差或桥盒内的固定电阻变质等原因。有条件时换一个好的传感器或桥盒试一试，结果零点仍然大，问题可能出在仪器本身，请与生产厂家联系。4、电源接通，仪器却不工作电源接通时，过荷