一、超動態應變儀 動態電阻應變儀概述 SDY2107A型超動態應變儀是一種具有自動平衡功能的動態電阻應變儀，主要用于實驗應力分析及動力強度研究中，對結構及材料的任意變形進行動態應變測量。通道數量可以2、4、6 自由組合。體積小重量輕，便于攜帶和搬運。采用直流供橋，電橋采用六線制，有長導線補償功能。儀器頻帶寬、校準方便，配接不同類型的應變片及應變式傳感器，可以實現應力、拉壓力、速度、加速度、位移、扭矩等多種物理量的測量。 二、超動態應變儀 動態電阻應變儀特點： 1、可以2、4、6 通道組合，體積小。 2、橋路自動平衡，平衡時間約2秒平衡范圍大于±15000με 3、采用撥盤開關校準，準確方便。 4、供橋電壓采用六線制，自動修正長導線測量時引入的誤差。 5、頻帶寬：頻響范圍DC—2500kHz（－3dB）。 6、測量精度高，噪聲低，穩定性好，抗干擾能力強。 7、器件集成度高，性能穩定可靠。 三、超動態應變儀 動態電阻應變儀技術指標 1、通道數：2，4，6，8 等多通道組合。 2、適用電橋電阻：60Ω～5kΩ。 3、供橋電壓：2V，4V，8V（電流不小于33mA）。 4、應變系數：K＝2.00。技術咨詢： 5、平衡范圍：使用電橋電阻的±3％（約±15000με ） 微調范圍：±150με 。 6、平衡方式及時間：自動平衡，平衡時間約2秒，平衡保持時間48小時。 7、輸入阻抗：大于100ΜΩ。 8、靈敏度：0.1V/100με （橋壓2V）。 9、非線性度：小于±0.1％F·S。 10、應變校準值：0，500，1000，2000，5000，10000με。 校準誤差：不大于校準值的±0.5％（zui小±1με）。 11、增益：30、50、100、300、500、1000。 12、頻響：DC～2500kHz （-3dB±1dB）。 13、低通濾波： 截止頻率（kHz）：50、100、500、1000、F（2500）（-3dB±1dB）。 14、輸出電壓：峰值±5V。 15、信噪比：大于40dB。 16、共模擬制比：100dB。 17、穩定性：零點漂移小于±0.5％F·S±1με（4小時）； 靈敏度變化小于±0.2％F·S（4小時）。 18、供電：交流220V（±10％），50Hz，約40W。 19、工作環境：溫度 0℃～+40℃ 相對濕度小于80％。 20、外型尺寸：單通道35×251×130mm3 四、超動態應變儀 動態電阻應變儀使用說明 1、 測試方框圖 SDY2107A型超動態應變儀可以配接各種類型的應變片及應變式傳感器。 其典型測試方框圖如圖1所示：
圖1 2、 面板說明
通道前面板 通道后面板 輸入插座（7芯航空插座）： 1 橋壓＋，2 橋壓－，3 信號－，4 反饋＋，5 反饋－，6 信號＋，7 屏蔽線。 3、 操作前準備 ①儀器通電之前，先將橋盒接成全橋，把橋盒的航空插頭插入通道的航空插座內，旋緊。 ②使用220V 50Hz市電供電，電源線一端插入儀器電源插座，另一端接入市電，然后將電源后面板的電源開關置“開”位置，電源即接通。這時將要使用的通道電源置于“開”（向上扳）， 隨即該通道的前面板的工作指示燈亮了，進入工作狀態。 ③各通道的電源開關為省電而設置，把不使用的通道的電源開關置于“關”的位置。
4、 操作說明 （1）電源部分 ① 電源前面板設有3位半液晶顯示數字電壓表，供儀器各通道調零指示和校準值指示之用，電壓表的量程選擇開關，設有滿量程2V和20V兩檔。平時應放在20V檔為好，在小于2V的小信號測量時才使用2V檔，電壓表是直流電壓表，在動態測試中也采集到忽大忽小的交流信號，于是數字亂跳，且無指示意義，這時量程開關置“0”位，即輸入接地，顯示為000。 ②輸出檢測設置在后面板上，通過通道選擇開關與各通道輸出相連，當通道選擇開關選擇1—8各通道時，輸出檢測即輸出相應1—8通道的輸出信號值，這樣巡檢時省去改換輸出線的麻煩。 （2）放大通道部分 ① 電橋平衡 各通道通電前已接入組成全橋的橋盒，開啟后面板上電源開關，該通道進入工作狀態，綠色工作指示燈亮，將功能轉換開關置于“測量”位置，增益開關放在欲選擇的檔位，按動“自動平衡”電橋平衡按鈕，這時20V檔面板表上變成只有幾十毫伏零點，電橋已被平衡，等預熱15分鐘后，再按動“自動平衡”電橋平衡按鈕，可多按幾次，取zui小的，3位半電壓表量程放在2V檔，然后用小螺絲刀微調電橋“平衡微調”電位器，使零點值zui小，這時放大器達到了理想的平衡狀態。 電橋“平衡微調”電位器在使用過程中，有可能調到兩邊極點還未平衡，這時應回調一段（零點會增大），再重新按動“自動平衡”按鈕，用小螺絲刀微調電橋“平衡微調”電位器，使放大器達到理想的平衡狀態。 ② 增益選擇 放大通道的增益設置30、50、100、300、500、1000六檔。為使測量更準確，預測被測輸出電壓值或應變量是必要的。每個通道放大器放大倍數zui大為1000倍，若橋壓為2V，單只應變片產生1με 時，輸出1mV峰值電壓，100με 輸出0.1V峰值電壓，用戶可以根據預計的應變產生值來選擇增益開關位置。增益開關置“300”時，增益為300倍，“100”時為100倍，依此類推。橋壓增加，相當于系統增益加大，即若橋壓為2V時，對被測信號增益為300倍，則橋壓為5V時，系統實際增益變為750倍。 ③ 校準值給定 “校準”開關相當于在每個通道內設置了一個簡易標準應變模擬儀，用以方便的校準出被測信號應變值大小。例如：校準置＋1000με 時，輸出1.000V，置“測量”檔儀器輸出信號峰值也為1.000V（用記錄設備或峰值表測出），則說明測量信號的應變值為＋1000με 。 為使校準更準確，校準前先將校準開關置“0”位，校準調零后再置不同的應變值進行正負校準。 校準通常在測量開始前進行，校準值應放置到預期的應變值附近，儀器給出正校或負校，都應使系統連結起來進行一段記錄，儀器允許在連續測量過程中“隨時校準”，不會造成被測量信號與校準信號的疊加，這對于長時間被測應變片或傳感器總處于負荷情況下校準尤為方便。 校準完成后功能選擇開關放在“測量”位置，進行正常信號測量，測量過程中各旋鈕位置不應再變動。 ④ 低通濾波器檔位的選擇 儀器帶有二階Butterworth型有源低通濾波器，截止頻率（kHz）分別為50、100、500、1000、F（2500）。 為了濾除測量信號中不必要的頻率分量，應將濾波器開關置于高于被測信號5—10倍的截止頻率處，這樣既濾除不必要的頻率分量又保證信號無衰減。 ⑤ 橋壓選擇 通道后面板設置了橋壓選擇2V、4V、8V，通常出廠時橋壓置于“2V”檔，建議根據橋路電阻值大小，按下表選擇相應橋壓。 橋壓 （V） | 橋路電阻（Ω） | 60 | 120 | 350 | 1000 | 2 | ∨ | ∨ | ∨ | ∨ | 4 | × | ∨ | ∨ | ∨ | 8 | × | × | ∨ | ∨ |
提高橋壓增大儀器靈敏度，為小信號測量提供方便。
圖4 橋盒結構及引線說明 ④輸入信號負端； ①供橋電壓負端； ②輸入信號正端； ③供橋電壓正端； ⑧屏蔽線連接端 A1、A2是測量電橋相對的兩個臂 D1、D2是測量電橋相對的兩個臂 R1、R2、R3是橋盒內部的120Ω標準電阻。 ⑥ 橋路的連接 橋盒是應變測量元件與應變儀連接的橋梁， 熟悉橋盒的結構及連接方法是十分必要的。圖4示出了橋盒引線結構，圖中R1，R2，R3是放在橋盒內的120Ω溫度系數好的精密模壓電阻，作為輔助橋用，圖5給出了1/4橋到全橋的連接方法，在（a）、（b）、（d）的連接方式中，必須使用120Ω的應變片，才能保證電橋平衡。在實際測量時，應變片的連線，橋盒接線柱之間的短路線都要盡可能用烙鐵焊接。為防止外部電磁干擾，特別是50Hz的干擾，橋盒與應變片之間用屏蔽線。遇到干擾嚴重，譬如集流環轉接時，橋路干擾可能很大，可采用圖5中三線式接法予以降低。 在測量點遠離儀器條件下，為了保證校準值的準確度，可采用六線制接法，即在橋盒插頭和儀器橋路輸入插座之間引入需要長度的七芯（或六芯）電纜，兩端配接相應的七芯轉接插頭，即1～1，2～2…..6～6，第7～7腳接屏蔽線，多余芯線可剪去。
⑦應變片靈敏度系數的修正
儀器設計使用的應變片靈敏度系數K=2.00，若使用的靈敏度系數為Kp的應變片，實際的應變值為：
式中：εp 為實際的應變值 εc 為測得的應變值 Kp 電阻應變片的靈敏度系數 ⑧儀器各通道設有過荷指示，當信號峰值大于5V時，紅色過荷指示燈閃亮，說明信號已經過荷，應適當降低增益，保證儀器在信號不過荷的情況下工作 ⑨預熱 儀器在接通電源后即進入工作狀態，為了保證穩定運行及測試的準確性，儀器應預熱10 – 15分鐘，對于小信號或長時間測量，則需要預熱30 – 60分鐘。預熱完畢，即可進行測量。 五、注意事項 1、 用戶在使用本儀器之前，請仔細閱讀使用說明書，避免連線或操作錯誤。 2、 儀器盡可能在規定的環境下使用，盡量不要讓儀器在陽光下曝曬。 3、 避免在高溫下使用，這樣會降低橋路或放大器的對地絕緣電阻，會造成較大的零漂而使系統不穩定，個別情況下使測量無法進行。 4、 不允許在有強烈腐蝕性氣體或大量塵埃的環境中使用或保存儀器。 5、 電源接通后，必須在測試過程中始終保證電源電壓按說明書給定的范圍內變化。 6、 測量過程中不允許按動自動平衡按鈕。 7、 測量時的溫度補償應變片要貼在測量片相同的材料上，且測量片與補償片要同一材料同一阻值同一環境溫度，避免陽光曝曬，對地絕緣在500MΩ以上。 8、 盡量縮短應變片與橋盒之間的測試連線，使用同軸電纜做測量導線時，屏蔽層不能做為一條測量導線，而只能做屏蔽保護連到橋盒的接地端，對金屬試件，要與應變儀橋盒地線端連接良好以減小工頻干擾。 測量導線應遠離干擾源，如變壓器，電機，大型用電設備及動力線等。測量導線在連接時要盡可能采用對稱結構安裝，這樣既有利于電橋平衡，又有利于抗干擾，尤其是在長導線測量時更為必要． 9、 在實際測量中，為了提高被測信號的精度，同時實現溫度補償，常將應變片組合使用，這時測量值要進行修正，注意應變式傳感器不用修正。 （1） Al和Dl兩只應變片用于應變測量如圖6，測量結果要被2除,即：
（2）四只應變片同時用做測量片，如圖7測量結果除以4，即
六、故障及解決方案 1、 噪聲干擾，應考慮以下情況： 感應干擾：在應變儀附近有大的漏磁設備（如大型電機、變壓器、磁飽和穩壓器等），感應噪聲可能引入測量電路中，可采用下列方法：將應變儀及橋路連接線遠離上述設備；被測物完好接地并將應變儀連到相同的地上。 電位干擾：當被測物存在DC或AC電位時，會出現電位干擾，這種情況下應變儀的良好接地并不是總能帶來好的效果，問題的解決可能是將被測物與應變儀連好而實現。 當然，感應干擾和電位干擾很少能用單一的方法解決，往往是試用不同的方法來看看能否取得良好的效果。 2、 零點不能平衡 主要表現是電源通道上公用表頭有指示，過荷燈總亮。問題可能是出現在輸入插頭到傳感器（應變片）這一端，一是傳感器斷路或短路；二是傳感器到插頭之間的連接電纜斷路，有條件時換一個好的傳感器或橋盒試一試，若仍然不能平衡，問題可能出在儀器本身，請與生產廠家。 3、 零點漂移大 在零點平衡后，無應變信號而零漂大時，檢查傳感器和連接線是否絕緣電阻下降，傳感器溫度補償較差或橋盒內的固定電阻變質等原因。有條件時換一個好的傳感器或橋盒試一試，結果零點仍然大，問題可能出在儀器本身，請與生產廠家。 4、 電源接通，儀器卻不工作 電源接通時，過荷燈或工作燈不亮，指示表也無任何顯示，請檢查保險絲和電源連接線，若都是好的，請與生產廠家。 七、儀器附件 1、 電源線一條。 2、 輸出線（每通道）一條。 3、 輸入橋盒（每通道）一個。 4、 保險管一個:1A。 5、 小螺絲刀一把。 6、 產品說明書一份。 |
