MYJ-1型靜態(tài)數字電阻應變測試儀概述

是測試結構或材料受力后的應變采集、存儲與分析的測試儀，它接配電阻應變計和各種電阻應變式傳感器，可以測量應變(應力)、拉壓力、壓強、扭矩、位移、傾角、溫度等物理參數的變化量，是我公司專(zhuān)門(mén)為機械，土建、水利、車(chē)輛、船舶、橋梁、鐵道、交通等專(zhuān)業(yè)的科研機構、工礦企事業(yè)和大中專(zhuān)高等院校在科研、設計、教學(xué)、生產(chǎn)和施工中，進(jìn)行靜態(tài)應變測試的一種性?xún)r(jià)比好的新型精密測試儀，也是我公司的高新產(chǎn)品之一。

測試儀特點(diǎn)：

    1.1測試儀在設計中，采用了單片機技術(shù)、每通道獨立的超低噪聲和可編程的ADC、液晶屏和大規模集成電路，外觀(guān)也采用了人性化設計，視域尺寸為114mm*64mm的液晶屏可以多信息顯示應變測量數據和相關(guān)的測量狀態(tài)，采用可靠的以太網(wǎng)用以連接測試儀和計算機進(jìn)行程序的實(shí)時(shí)傳輸，并用以擴展多機通訊，還帶有RS232或RS485通訊接口，可以和計算機進(jìn)行數據通訊等功能。

    1.2測試儀本身，帶有12個(gè)測點(diǎn)，多可擴展到8組96個(gè)測點(diǎn)。為減小各通道切換過(guò)程中接觸電阻變化影響，特別采用每通道獨立ADC設計，可獨自對每個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行自動(dòng)預調平衡、靈敏系數等參數設置。

    1.3測試儀各測點(diǎn)的應變電橋，可獨自任意組成1/4橋、半橋和全橋連接等幾種方式。

    1.4測試儀經(jīng)過(guò)上述精心設計和嚴格的制造工藝，從而使產(chǎn)品具有準確、穩定、可靠，且可人工測讀，又可自動(dòng)測試的雙重操作特點(diǎn)，從而使性?xún)r(jià)比更高，是值得廣大用戶(hù)的高新產(chǎn)品之一。

    1.5關(guān)鍵詞：分組——12通道為一組，一臺測試儀多可擴展至8組96通道即96個(gè)測點(diǎn)，每臺測試儀用各自的以太網(wǎng)口通過(guò)外部HUB互相連接組網(wǎng)擴展；通道——每組中的獨立采集數據通道，即測點(diǎn)。

工作原理

2.1 電路原理方框圖參見(jiàn)圖（1）所示：

(圖1) 數字電阻應變測試儀的電路原理方框圖

2.2 電橋工作原理參見(jiàn)圖（2）所示：

圖中：Rg—測量電阻應變計；

Rd—補償電阻應變計；

R—內橋電阻，一般為120Ω；

A、C為供橋電壓U；

B、D為輸出電壓Δu。

（圖2）電阻應變電橋的工作原理圖

    電阻應變計的電阻效應，可用公式R=ρL/F（即應變計電阻R與金屬絲材長(cháng)度L和電阻率ρ成正比，與它的截面面積F成反比）。對某試件進(jìn)行應變（應力）測試時(shí)，當試件受到外力作用時(shí)隨之產(chǎn)生變形，應變計的電阻值將會(huì )產(chǎn)生一微小的增量△R變化，此時(shí)電阻應變計的單位電阻增量△R/R與應變量△L/L在線(xiàn)性范圍內成正比例關(guān)系，可用電阻應變計靈敏系數K值，可由（1）式表示：

     ΔR    ΔL    ΔR

K= —— / —— = —— / ε               （1）

            R      L      R

    當進(jìn)行電阻應變測試時(shí)，由于測量應變計的電阻值隨被測試件受力產(chǎn)生應變變化，從而使電橋失去平衡，其輸出電壓Δu如（2）式所示：

             1     ΔR     1

Δu = —— U —— = ——KεU              （2）

        4      R      4

    同理，如在全橋時(shí)，根據應變電橋的橋臂加減特性，其輸出電壓Δu可得出與4個(gè)橋臂電阻變化的相關(guān)關(guān)系如（3）式所示：

U K            

Δu = —— （ε1-ε2+ε3-ε4）            （3）

4             

2.3 測量原理

2.3.1對于1/4橋電路，根據上述應變電橋工作原理，當R=120Ω，U=2V，K=2.00時(shí)，如（4）式所示：

                      4Δu

              ε=————                    （4）

                       KU

式中： U — 供橋電壓（V）；

       Δu — 輸出電壓；

       K — 電阻應變計靈敏系數；

      ε— 被測實(shí)際應變量（µε）。

2.3.2同理，對于半橋電路，如（5）式所示：

                      2Δu

              ε=————                    （5）

                       KU

式中： U — 供橋電壓（V）；

       Δu — 輸出電壓；

       K — 電阻應變計靈敏系數；

      ε— 被測實(shí)際應變量（µε）。

2.3.3同理，對于全橋電路，如（6）式所示：

                        Δu

            ε=————                    （6）

                         KU

式中： U — 供橋電壓（V）；

       Δu — 輸出電壓；

       K — 電阻應變計靈敏系數；

      ε— 被測實(shí)際應變量（µε）。

3 主要技術(shù)指標

3.1 應變測量范圍：±1 ~ ±20000µε(應變模式)

±1 ~ ±30000µε(工程模式)；

3.2 分辨率：±1µε；

3.3 準確度級別: 0.1級 ；

3.3.1示值誤差：≤±（0.1% red ± 3µε）；

3.3.2靈敏系數（K）示值誤差：≤±0.1%（FS） ；

3.3.3穩定度:

3.3.3.1 零點(diǎn)漂移: ≤±3µε/4h ；

3.3.3.2 示值穩定性: ≤±0.1%/4h ；

3.4 靈敏系數：K=1.00～2.99（各通道可任意設定）；

3.5 可測量點(diǎn)數：1 ~ 12點(diǎn) ，多可連接8組共96測點(diǎn)；

3.6 供橋電壓：2V（DC）；

3.7 適用電阻應變計電阻值：60 ~ 1000Ω ；

3.8 自動(dòng)平衡范圍：±15000µε（當電阻應變計阻值R=120Ω,K=2.00時(shí)的±1.5%）；

3.9 可接電橋方式：1/4橋、半橋和全橋三種（各通道可任意組成不同接橋方式）；

3.10 采集速率： 1Hz（全部連接通道） ；

3.11 電源：AC 220 V (±10%)，50 Hz (±2%) / DC 5.0V；功率：10W；

3.12 外形尺寸：330 mm（長(cháng)）×228 mm（寬）×105 mm（高）；

3.13 自重：約50N ；

3.14 擴展方式：以太網(wǎng)絡(luò )（光纖可選）；

3.15 可選配計算機接口（RS232或RS485）；

備注：本產(chǎn)品，參照現行“中華人民共和國國家計量檢定規程”JJG 623-2005《電阻應變儀》的技術(shù)指標進(jìn)行檢定，應變指標在應變計電阻值R=120Ω，靈敏系數K=2.00，供橋電壓U=2V（DC）狀態(tài)下進(jìn)行。

4 測試儀組成

4.1 前面板（圖3

（圖3）測試儀前面板圖

4.1.1 液晶屏顯示窗(視域尺寸為114mm*64mm)：

A—測試應變量數值的符號位；

B—測試應變量數值；

C—單位；

D—分組號；

E—通道號；

F—橋路方式；

G—靈敏系數；

H—綜合修正系數；

在設定狀態(tài)時(shí)，屏幕顯示設定功能標題欄或相應的參數設置。

4.1.2    按鍵部分（參見(jiàn)表1）：      

表1          各按鍵在設定與非設定狀態(tài)功能表

MYJ-1型靜態(tài)數字電阻應變測試儀

4.2 后面板和側面板（圖4）

圖4）后面板和側面板圖

A—RS485/RS232通信接口；

用于RS485通信：1端為A，2端為B；

用于RS232通信：3 端接地，4 端為發(fā)送端TXD， 5 端為接收端RXD

（注：兩種通信接口只能任選一種）。

    串口通信格式和相關(guān)通信命令列表見(jiàn)附錄A。

B—以太網(wǎng)口；

C—USB口(可選)；

D—直流電源(DC 5V)；

E—電源開(kāi)關(guān)；

4.3上面板（圖5）