静态电阻应变仪使用说明
时间：2022-04-21 阅读：16015
一、TST3822静态电阻应变仪用途：
TST3822型静态应变测试分析系统，是专为学生实验和小型工程试验而精心设计生产的产品，它可由计算机程控和手动操作（高清大面积数显装置）两用，它可准确,可靠和便捷的测试结构试验和实验力学中，可作多测点静态应变测试的系统，它如相应接配电阻应变式传感器，可以测量应变（应力）,拉力,压力,荷载,压强,扭矩,位移,倾角和温度等参数的变化量。从而，它可广泛适用于机械,材料,航空,航天,船舰,水电,海港,码头,交通（公路,道交,轨交和高铁）,桥梁,隧道和土木工程等专业的科研机构,工矿企事业和大中专高等院校，在民用的科研,教学和生产中，进行静态应变测试的一种十分通用的测试系统，该系统与国内外相关产品相对比，不仅有良好的技术性能，还具有*的信价比，是广大应变测试用户值得信懒的产品之一。
二．静态电阻应变仪特点
硬件特点
1.单台可手动控制，操作简单，数码管直接显示测点号和应变值，无需电脑也可完成一般实验。
2.合理的接地，先进的隔离技术和软硬件信号处理技术，使系统具有*的现场抗干扰能力，适用于各种工程现场的检测。
3.可与各种桥式传感器配合，完成压力、力、荷重、位移等物理量的多点巡回检测。
4.可与热电偶或铂电阻配合，通过分度号的计算，对温度进行多点巡回检测。
5.对输出电压小于20mV的电压信号进行巡回检测，zui高分辨率可达1μν。
6.电桥接入方式有：全桥、半桥、1/4桥（公用补偿片）等方式。
7.测点切换，采用进口高性能光继电器,切换速度更快、更稳定。
8.内置Q-FAN温度控制系统，进一步减少温度对测量结果的影响。
软件特点
1.采样方式多样：单次采样、定时采样、连续采样。
2.显示方式灵活：表格显示、时域曲线显示，可同时显示多个窗口，每个窗口可显示8个测点数据。“X-Y”函数记录仪方式绘制滞回曲线。
3.视图实时增加数据和减小数据量，方便用户实时观测，同时提供单双光标读数据功能，并实时计算zui大值、zui小值等统计值。
4.数据快速定位功能，对于长时间监测的工程，数据量很大，通过快速定位功能，可以很方便的找到需要的数据。
5.数据标记，用户可以对感兴趣的数据加上标记，这样可以在各块数据间进行灵活定位，节省操作时间。
6.导入导出平衡结果，方便用户继续测试。
7.应变花计算：提供两片直角、三片直角、扇形、等角、伞形等应变花计算。
8.可根据用户要求，将数据导入EXCEL、TXT文件。
9.可根据用户的喜好，选择喜欢的界面风格。
三．静态电阻应变仪技术指标
1.单台采集箱测点数：10、20、10+1三种;（可选）
2.单台计算机可控制zui大测点数：640、1280、704三种;
3.zui高采样频率：1Hz （对全部接入测点）;
4.A/D分辨率：24位;
5.显示/控制方式：计算机程控或 LED/手动，两用;
6.扩展方式：串行;
7.zui大采集箱间距离：100m;
8.应变（电压）zui高分辨率: 1με（1μv）;
9.zui大应变测量范围：±19999με;
10.应变自动平衡范围：±15000με （当R=120Ω, K=2.00时，应变计阻值的±1.5%）;
11.适用应变计电阻阻值范围: 50～10000Ω 可任意设定;
12.适用应变计灵敏度系数范围：1.00～3.0 0可由计算机进行设置，且可自动修正;
13.长导线电阻修正范围：0.0～100Ω;
14.准确度级别：0.5级;
14-1示值误差: <（±0.5%red±3με）;
14-2灵敏度系数（K）示值误差 : <±0.5%（F.S）;
14-3稳定度:
14-4零点漂移: <±3με/4h;
14-5示值稳定度: <±0.1%/4h;
15.温度漂移（程控状态）：±1με/℃;
16.供桥电压: DC 2.00V±0.1％;
17.电源: AC 220V（±10％）， 50Hz（±2％）;
18.功率：约15W;
19.电磁兼容试验符合A类指标;
20.使用环境：适用于GB6587.1-86-Ⅱ组条件;,
21.外形尺寸: 340mm（长）×239mm（宽）×100mm（高）（10测点）
340mm（长）×311mm（宽）×100mm（高）（20、10+1测点）;
22.仪器自重：10测点约40N,20测点约50N，10+1测点约45N。
注:系统技术指标是按”中华人民共和国国家计量检定规程”JJG623-2005”电阻应变仪”设计编制
四、静态电阻应变仪工作原理
1 电阻应变测量原理：
TST3822型静态应变测试分析系统的电阻应变测量原理，是由粘贴在试件上的电阻应变计作为电阻敏感器件，当被测试件在外力作用下产生电阻变化增量，再利用通用的惠斯登电桥原理，经过低漂移高增益差动放大器，进行电压放大来实现非电量的电阻变化增量转换成电量转换的特殊设计而成。
2.为方便介绍起见，
用1/4电桥（公用补偿应变计）、桥臂电阻 R=120Ω为例，来对测量原理加以说明。电阻应变测量原理，如图1所示,图中:
Rg----工作电阻应变计;
R —— 桥臂固定电阻;
KF ——低漂移差动放大器增益;
图1电阻应变测量原理图
因为直流电桥的输出电压（Vi）为: Vi=0.25EgKε;
此时低漂移差动放大器的输出电压（Vo）为: Vo=KFVi=0.25KFEgKε;
所以: ε= （1）
式中: Vi-----直流电桥的输出电压;
Eg-----电桥供桥电压（V）
K —— 电阻应变计灵敏度系数;
ε —— 输入实际应变量（με）;
Vo —— 低漂移差动放大器的输出电压（μV）;
KF —— 低漂移差动放大器的增益;
如当: Eg=2.00V, K=2.00时 , ε=Vo/KF （με）;
同理: 对于半桥电路如（2） 式
ε= （2）
对于全桥电路 如（ 3）式
ε= （3）
这样, 只要确定低漂移差动放大器的增益KF,测试结果就可由系统软件加以自动修正后，即可准确测试出输入实际应变数值。
五．静态电阻应变仪使用方法
1）10、20测点仪器面板功能图（图2）：
图2
1：散热风扇
2：USB通讯接口，与计算机USB接口相连。
3：电源指示灯
4：工作指示灯
5：RS-485扩展接口，RS-485输出接口接下一台仪器的输入接口，形成级联，一台计算机zui多可控制六十四台仪器。
6：补偿端子，修改桥路和接公用补偿片时用。
7：通道号显示数码管。
8：应变量指示灯
9：修正系数指示灯
10：手动采集键，确认通道数和平衡通道后，采集信号用。
11：接地端子。
12：电源开光
13：220V交流电源接口
14：通道端子
15：应变量及设备修正系数的显示数码管。
16：小数点键，修改/查看修正系数时用，查看修正系数时，先设置通道数，按确认键，再按小数点键就能看到所在通道的修正系数。数字键，按此键，则显示所按数值，此键在修改通道号和修正系数时有效。
2）10+1测点仪器面板功能图（图3）：
图3
1：单独显示应力值的显示数码管
2：通道端子（单独显示）
3）接线方法：
图4 1/4.半桥和全桥接线原理图
1/4 桥（公用补偿应变计）接线（方式1）：参见图5
图5 1/4 桥（公用补偿应变计）接线图
将工作端Vi+端子处的短接铜片推入，补偿端1/4桥处的短接铜片也推入，半桥处铜片断开，将工作应变计的一端接到仪器工作端的“＋Eg”上；另一端接到仪器工作端的“Vi＋”上；补偿端子Rd处接公共补偿应变计。
半桥（单个补偿应变计）接线（方式2）：参见图6
图6 （单个补偿应变计）半桥接线图（方式2）
将补偿端1/4桥处铜片断开，半桥处铜片推入；通道端子“Vi+”处铜片推入，将工作片接到通道端子上的“＋Eg”“Vi+”端子上,补偿应变计Rd接到“Vi+”和“－Eg”端子上。
半桥接线（方式3和方式4）：参见图7
图7 半桥接线图
应变计接线方法：将工作端Vi+端子处的铜片断开；将补偿端1/4处铜片断开，半桥处短接铜片推入；工作端+Eg和Vi+接工作应变计Rg，Vi+和-Eg接补偿应变计Rd。
传感器接线方法：将工作端Vi+端子与下面一个端子的铜片断开；将补偿端1/4处铜片断开，半桥处短接铜片推入；将半桥传感器的“正电源输入端”接到仪器的“＋Eg”上；传感器的“负电源输入端”接到仪器的“－Eg”上；传感器的“正信号输出端”接到仪器的“Vi＋”上。
全桥接线（方式5和方式6）：参见图8
图8 全桥接线图
应变计接线方法：将接线端子上的铜片全部断开，工作端+Eg和Vi+，Vi+和-Eg，-Eg和Vi-，+Eg和Vi-各接一个工作片。
传感器接线方法：将接线端子上的铜片全部断开，将全桥传感器的“正电源输入端”接到仪器的“＋Eg”上；传感器的“负电源输入端”接到仪器的“－Eg”上；传感器的“正信号输出端”接到仪器的“Vi＋”上；传感器的“负信号输出端”接到仪器的“V-“上。
4）面板操作流程图
| 根据实际测量要求 合理连接相应桥路 （1/4桥、半桥、全桥） |
（图9）
| 仪器通电预热半小时 |
| 查看修正系数:测点数字---确认---小数点---显示修正系数 若未设置修正系数:设置---需要设置的系数---确认 |
| 单点监控 |
| 多点监控 |
| 所有测点采集一次：平衡 |
| 采集 |
| 查看数据:输入对应测点数字后 按确认 |
| 单点连续采样：输入需要测量的测点数字 |
| 平衡 |
| 采集 |
| 直接观察数据 |
图9面板操作流程图
| 根据实际测量要求 合理连接相应桥路 |
5）软件操作流程图（图10）
| 仪器通电预热半小时 |
| 设置通道参数 设置工程参数 |
| 打开电脑软件 查找仪器，新建工程 |
| 平衡清零，采样 |
| 实时观察数据 完成后数据可导出
|
图10
六．系统扩展框图
| TST3822型采集箱 |
| TST3822型采集箱 |
| TST3822型采集箱 |
n=1 n=2 n=64
| 计算机 |
……
USB口 RS485 RS485
图11系统扩展框图
注:一台计算机zui多扩展到六十四台仪器
七．测试结果修正
测试结果大致有如下几个常用的修正内容:
1.长导线电阻（Rl）的修正
（1）将电阻应变计接成1/4桥（公用补偿应变计）电路, 然后用二根长导线引至系统，可按（4）式计算。
ε=[1+2（Rl/R）]εi （4）
式中： εi —— 测量应变量 ; ε —— 实际应变量;
R —— 电阻应变计的阻值; Rl —— 单根长导线的阻值。
（2）将电阻应变计接成半桥电路，然后用三根长导线引至系统，可按（5）计算。
ε=[1+（Rl/R）]εi （5）
式中： εi —— 测量应变量 ; ε —— 实际应变量 ;
R —— 电阻应变计的阻值 ; Rl —— 单根长导线的阻值。
注:同上，如用四根长导线直接引至系统电桥接线端处，此时R1应为二根长导线的阻值之和。
（3）将电阻应变计接成全桥电路，然后用四根长导线引至系统，可按（6）计箅。
ε=[1+2（Rl/R）]εi （6）
式中： εi —— 测量应变量; ε —— 实际应变量;
R —— 电阻应变计的阻值 ; Rl —— 单根长导线的阻值。
2．电阻应变计灵敏度系数（K）的修正
电阻应变计灵敏度系数（Ks）值，一般由用户选用某一应变计生产厂商的产品而已确定，但（k）值均不全相同，在进行电阻应变测试中应加以修正，一般
可由公式（7）加以修正
ε=-K/Kiεi （7） 式中：
εi —— 测量应变量 ; ε —— 实际应变量;
K i—— 电阻应变计灵敏度系数; K—— 测试系统灵敏度系数。
5-5-3电阻应变计电阻值（Rr）的修正
（1）半桥和全桥接线状态，因为电桥桥路为卧式电桥，测试结果和等臂桥租同，因为低漂移差动放大器的输入阻抗很大，为此不必作应变计电阻值的修正。
（2）1/4桥（公用补偿应变计）状态，电桥桥路为立式电桥。则可由（8）式修正:
ε=（R/120+120/R+2）/4 （8）
式中
εi —— 测量应变量 ; ε—— 实际应变量; R——电阻应变计电阻值。
注:从公式（8）可看出， 当在测试时选用的电阻应变计电阻值与R=120欧姆十分接近时其影响狠小，如桥臂电阻阻值成倍增减敌话则必须考虑应变计电阻阻值的修正！
5-5-4综合修正系数的修正
ε=Kεi
式中：
εi —— 测量应变量; ε —— 实际应变量; K —— 综合修正系数 ;
综合修正系数K包含如下几个内容:
1, 不同线径不同长度连接导线，电阻阻值的修正系数（Kl） ;
2, 不同电阻应变计，灵敏度系数（K）的修正系数（Ks）;
3, 不同电阻应变计，电阻阻值的修正系数（Kr）;
4, 不同接桥桥臂系数修正系数（Kn），修正系数（Kn）值，可从本说明书桥路接线方式表1中可以查到。
用户如采用综合修正系数K的修正方法，只要事先根据上述修正内容计算出一个综合修正系数K值，然后设置到测试系统中，就会直接自动测试出实际应变结果数值，这样设置方法显得十分简单方便。
用户如采用传感器设置方式接入系统时，系统设置传感器的输出灵敏度（S），如为应变计式位移传感器，出厂输出灵敏度S=1000με/mm时，其测试结果就直接为被测试的位移量值（mm）。
用户如选用应变计测试方式进行时，例如选用工具式应变传感器，则此时所选用的传感器不论是全桥还是半桥，一律设置成为方式2，再把测试结果值，除以传感器灵敏度S（με/mm ）,和标距L（mm），即为被测实际应变值。