MYJ-1型靜態(tài)數(shù)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(shù)的變化量，是我公司專門為機械，土建、水利、車輛、船舶、橋梁、鐵道、交通等專業(yè)的科研機構、工礦企事業(yè)和大中專高等院校在科研、設計、教學、生產(chǎn)和施工中，進行靜態(tài)應變測試的一種性價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：

    1.1測試儀在設計中，采用了單片機技術、每通道獨立的超低噪聲和可編程的ADC、液晶屏和大規(guī)模集成電路，外觀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(shù)據(jù)和相關的測量狀態(tài)，采用可靠的以太網(wǎng)用以連接測試儀和計算機進行程序的實時傳輸，并用以擴展多機通訊，還帶有RS232或RS485通訊接口，可以和計算機進行數(shù)據(jù)通訊等功能。

    1.2測試儀本身，帶有12個測點，多可擴展到8組96個測點。為減小各通道切換過程中接觸電阻變化影響，特別采用每通道獨立ADC設計，可獨自對每個測點進行自動預調(diào)平衡、靈敏系數(shù)等參數(shù)設置。

    1.3測試儀各測點的應變電橋，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(wěn)定、可靠，且可人工測讀，又可自動測試的雙重操作特點，從而使性價比更高，是值得廣大用戶的高新產(chǎn)品之一。

    1.5關鍵詞：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個測點，每臺測試儀用各自的以太網(wǎng)口通過外部HUB互相連接組網(wǎng)擴展；通道——每組中的獨立采集數(shù)據(jù)通道，即測點。

工作原理

2.1 電路原理方框圖參見圖（1）所示：

(圖1) 數(shù)字電阻應變測試儀的電路原理方框圖

2.2 電橋工作原理參見圖（2）所示：

圖中：Rg—測量電阻應變計；

Rd—補償電阻應變計；

R—內(nèi)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）。對某試件進行應變（應力）測試時，當試件受到外力作用時隨之產(chǎn)生變形，應變計的電阻值將會產(chǎn)生一微小的增量△R變化，此時電阻應變計的單位電阻增量△R/R與應變量△L/L在線性范圍內(nèi)成正比例關系，可用電阻應變計靈敏系數(shù)K值，可由（1）式表示：

     ΔR    ΔL    ΔR

K= —— / —— = —— / ε               （1）

            R      L      R

    當進行電阻應變測試時，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，根據(jù)應變電橋的橋臂加減特性，其輸出電壓Δu可得出與4個橋臂電阻變化的相關關系如（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(jù)上述應變電橋工作原理，當R=120Ω，U=2V，K=2.00時，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(shù)；

      ε— 被測實際應變量（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(shù)；

      ε— 被測實際應變量（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(shù)；

      ε— 被測實際應變量（µε）。

3 主要技術指標

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(shù)（K）示值誤差：≤±0.1%（FS） ；

3.3.3穩(wěn)定度:

3.3.3.1 零點漂移: ≤±3µε/4h ；

3.3.3.2 示值穩(wěn)定性: ≤±0.1%/4h ；

3.4 靈敏系數(shù)：K=1.00～2.99（各通道可任意設定）；

3.5 可測量點數(shù)：1 ~ 12點 ，多可連接8組共96測點；

3.6 供橋電壓：2V（DC）；

3.7 適用電阻應變計電阻值：60 ~ 1000Ω ；

3.8 自動平衡范圍：±15000µε（當電阻應變計阻值R=120Ω,K=2.00時的±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）×228 mm（寬）×105 mm（高）；

3.13 自重：約50N ；

3.14 擴展方式：以太網(wǎng)絡（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(xiàn)行“中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程”JJG 623-2005《電阻應變儀》的技術指標進行檢定，應變指標在應變計電阻值R=120Ω，靈敏系數(shù)K=2.00，供橋電壓U=2V（DC）狀態(tài)下進行。

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(shù)值的符號位；

B—測試應變量數(shù)值；

C—單位；

D—分組號；

E—通道號；

F—橋路方式；

G—靈敏系數(shù)；

H—綜合修正系數(shù)；

在設定狀態(tài)時，屏幕顯示設定功能標題欄或相應的參數(shù)設置。

4.1.2    按鍵部分（參見表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(shù)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通信命令列表見附錄A。

B—以太網(wǎng)口；

C—USB口(可選)；

D—直流電源(DC 5V)；

E—電源開關；

4.3上面板（圖5）