一、超动态应变仪 动态电阻应变仪概述 SDY2107A型超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 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。 二、超动态应变仪 动态电阻应变仪特点: 1、可以2、4、6 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±15000με 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—2500kHz(-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。 三、超动态应变仪 动态电阻应变仪技术指标 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。技术咨询: 5、平衡范围:使用电桥电阻的±3%(约±15000με ) 微调范围:±150με 。 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48小时。 7、输入阻抗:大于100ΜΩ。 8、灵敏度:0.1V/100με (桥压2V)。 9、非线性度:小于±0.1%F·S。 10、应变校准值:0,500,1000,2000,5000,10000με。 校准误差:不大于校准值的±0.5%(zui小±1με)。 11、增益:30、50、100、300、500、1000。 12、频响:DC~2500kHz (-3dB±1dB)。 13、低通滤波: 截止频率(kHz):50、100、500、1000、F(2500)(-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、超动态应变仪 动态电阻应变仪使用说明 1、 测试方框图 SDY2107A型超动态应变仪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 2、 面板说明
通道前面板 通道后面板 输入插座(7芯航空插座): 1 桥压+,2 桥压-,3 信号-,4 反馈+,5 反馈-,6 信号+,7 屏蔽线。 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。
4、 操作说明 (1)电源部分 ① 电源前面板设有3位半液晶显示数字电压表,供仪器各通道调零指示和校准值指示之用,电压表的量程选择开关,设有满量程2V和20V两档。平时应放在20V档为好,在小于2V的小信号测量时才使用2V档,电压表是直流电压表,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各通道时,输出检测即输出相应1—8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zui小的,3位半电压表量程放在2V档,然后用小螺丝刀微调电桥“平衡微调”电位器,使零点值zui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30、50、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zui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“300”时,增益为300倍,“100”时为100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300倍,则桥压为5V时,系统实际增益变为750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+1000με 时,输出1.000V,置“测量”档仪器输出信号峰值也为1.000V(用记录设备或峰值表测出),则说明测量信号的应变值为+1000με 。 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。 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50、100、500、1000、F(2500)。 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) | 60 | 120 | 350 | 1000 | 2 | ∨ | ∨ | ∨ | ∨ | 4 | × | ∨ | ∨ | ∨ | 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 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温度系数好的精密模压电阻,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。 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。
⑦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: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。 五、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:
(2)四只应变片同时用做测量片,如图7测量结果除以4,即
六、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。 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。 4、 电源接通,仪器却不工作 电源接通时,过荷灯或工作灯不亮,指示表也无任何显示,请检查保险丝和电源连接线,若都是好的,请与生产厂家。 七、仪器附件 1、 电源线一条。 2、 输出线(每通道)一条。 3、 输入桥盒(每通道)一个。 4、 保险管一个:1A。 5、 小螺丝刀一把。 6、 产品说明书一份。 |