一、超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀 動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀概述
SDY2107A型超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀是一種具有自動(dòng)平衡功能的動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀，主要用于實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析及動(dòng)力強(qiáng)度研究中，對(duì)結(jié)構(gòu)及材料的任意變形進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量。通道數(shù)量可以2、4、6 自由組合。體積小重量輕，便于攜帶和搬運(yùn)。采用直流供橋，電橋采用六線制，有長(zhǎng)導(dǎo)線補(bǔ)償功能。儀器頻帶寬、校準(zhǔn)方便，配接不同類型的應(yīng)變片及應(yīng)變式傳感器，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)力、拉壓力、速度、加速度、位移、扭矩等多種物理量的測(cè)量。
二、超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀 動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀特點(diǎn)：
1、可以2、4、6 通道組合，體積小。
2、橋路自動(dòng)平衡，平衡時(shí)間約2秒平衡范圍大于±15000με
3、采用撥盤(pán)開(kāi)關(guān)校準(zhǔn)，準(zhǔn)確方便。
4、供橋電壓采用六線制，自動(dòng)修正長(zhǎng)導(dǎo)線測(cè)量時(shí)引入的誤差。
5、頻帶寬：頻響范圍DC—2500kHz（－3dB）。
6、測(cè)量精度高，噪聲低，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)。
7、器件集成度高，性能穩(wěn)定可靠。
三、超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀 動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀技術(shù)指標(biāo)
1、通道數(shù)：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(yīng)變系數(shù)：K＝2.00。技術(shù)咨詢：
5、平衡范圍：使用電橋電阻的±3％（約±15000με ）
微調(diào)范圍：±150με 。
6、平衡方式及時(shí)間：自動(dòng)平衡，平衡時(shí)間約2秒，平衡保持時(shí)間48小時(shí)。
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(yīng)變校準(zhǔn)值：0，500，1000，2000，5000，10000με。
校準(zhǔn)誤差：不大于校準(zhǔn)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(wěn)定性：零點(diǎn)漂移小于±0.5％F·S±1με（4小時(shí)）；
靈敏度變化小于±0.2％F·S（4小時(shí)）。
18、供電：交流220V（±10％），50Hz，約40W。
19、工作環(huán)境：溫度 0℃～+40℃ 相對(duì)濕度小于80％。
20、外型尺寸：?jiǎn)瓮ǖ?5×251×130mm3
四、超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀 動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀使用說(shuō)明
1、 測(cè)試方框圖
SDY2107A型超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀可以配接各種類型的應(yīng)變片及應(yīng)變式傳感器。 其典型測(cè)試方框圖如圖1所示：
應(yīng)變式加速度計(jì)、壓力、拉力、扭矩傳感器 |
數(shù)據(jù)采集器及計(jì)算機(jī) |
圖1
2、 面板說(shuō)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(hào)－，4 反饋＋，5 反饋－，6 信號(hào)＋，7 屏蔽線。
3、 操作前準(zhǔn)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(nèi)，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(kāi)關(guān)置“開(kāi)”位置，電源即接通。這時(shí)將要使用的通道電源置于“開(kāi)”（向上扳），
隨即該通道的前面板的工作指示燈亮了，進(jìn)入工作狀態(tài)。
③各通道的電源開(kāi)關(guān)為省電而設(shè)置，把不使用的通道的電源開(kāi)關(guān)置于“關(guān)”的位置。
4、 操作說(shuō)明
（1）電源部分
① 電源前面板設(shè)有3位半液晶顯示數(shù)字電壓表，供儀器各通道調(diào)零指示和校準(zhǔn)值指示之用，電壓表的量程選擇開(kāi)關(guān)，設(shè)有滿量程2V和20V兩檔。平時(shí)應(yīng)放在20V檔為好，在小于2V的小信號(hào)測(cè)量時(shí)才使用2V檔，電壓表是直流電壓表，在動(dòng)態(tài)測(cè)試中也采集到忽大忽小的交流信號(hào)，于是數(shù)字亂跳，且無(wú)指示意義，這時(shí)量程開(kāi)關(guān)置“0”位，即輸入接地，顯示為000。
②輸出檢測(cè)設(shè)置在后面板上，通過(guò)通道選擇開(kāi)關(guān)與各通道輸出相連，當(dāng)通道選擇開(kāi)關(guān)選擇1—8各通道時(shí)，輸出檢測(cè)即輸出相應(yīng)1—8通道的輸出信號(hào)值，這樣巡檢時(shí)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(kāi)啟后面板上電源開(kāi)關(guān)，該通道進(jìn)入工作狀態(tài)，綠色工作指示燈亮，將功能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“測(cè)量”位置，增益開(kāi)關(guān)放在欲選擇的檔位，按動(dòng)“自動(dòng)平衡”電橋平衡按鈕，這時(shí)20V檔面板表上變成只有幾十毫伏零點(diǎn)，電橋已被平衡，等預(yù)熱15分鐘后，再按動(dòng)“自動(dòng)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(diào)電橋“平衡微調(diào)”電位器，使零點(diǎn)值z(mì)ui小，這時(shí)放大器達(dá)到了理想的平衡狀態(tài)。
電橋“平衡微調(diào)”電位器在使用過(guò)程中，有可能調(diào)到兩邊極點(diǎn)還未平衡，這時(shí)應(yīng)回調(diào)一段（零點(diǎn)會(huì)增大），再重新按動(dòng)“自動(dòng)平衡”按鈕，用小螺絲刀微調(diào)電橋“平衡微調(diào)”電位器，使放大器達(dá)到理想的平衡狀態(tài)。
② 增益選擇
放大通道的增益設(shè)置30、50、100、300、500、1000六檔。為使測(cè)量更準(zhǔn)確，預(yù)測(cè)被測(cè)輸出電壓值或應(yīng)變量是必要的。每個(gè)通道放大器放大倍數(shù)zui大為1000倍，若橋壓為2V，單只應(yīng)變片產(chǎn)生1με 時(shí)，輸出1mV峰值電壓，100με 輸出0.1V峰值電壓，用戶可以根據(jù)預(yù)計(jì)的應(yīng)變產(chǎn)生值來(lái)選擇增益開(kāi)關(guān)位置。增益開(kāi)關(guān)置“300”時(shí)，增益為300倍，“100”時(shí)為100倍，依此類推。橋壓增加，相當(dāng)于系統(tǒng)增益加大，即若橋壓為2V時(shí)，對(duì)被測(cè)信號(hào)增益為300倍，則橋壓為5V時(shí)，系統(tǒng)實(shí)際增益變?yōu)?50倍。
③ 校準(zhǔn)值給定
“校準(zhǔn)”開(kāi)關(guān)相當(dāng)于在每個(gè)通道內(nèi)設(shè)置了一個(gè)簡(jiǎn)易標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變模擬儀，用以方便的校準(zhǔn)出被測(cè)信號(hào)應(yīng)變值大小。例如：校準(zhǔn)置＋1000με 時(shí)，輸出1.000V，置“測(cè)量”檔儀器輸出信號(hào)峰值也為1.000V（用記錄設(shè)備或峰值表測(cè)出），則說(shuō)明測(cè)量信號(hào)的應(yīng)變值為＋1000με 。
為使校準(zhǔn)更準(zhǔn)確，校準(zhǔn)前先將校準(zhǔn)開(kāi)關(guān)置“0”位，校準(zhǔn)調(diào)零后再置不同的應(yīng)變值進(jìn)行正負(fù)校準(zhǔn)。
校準(zhǔn)通常在測(cè)量開(kāi)始前進(jìn)行，校準(zhǔn)值應(yīng)放置到預(yù)期的應(yīng)變值附近，儀器給出正?；蜇?fù)校，都應(yīng)使系統(tǒng)連結(jié)起來(lái)進(jìn)行一段記錄，儀器允許在連續(xù)測(cè)量過(guò)程中“隨時(shí)校準(zhǔn)”，不會(huì)造成被測(cè)量信號(hào)與校準(zhǔn)信號(hào)的疊加，這對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間被測(cè)應(yīng)變片或傳感器總處于負(fù)荷情況下校準(zhǔn)尤為方便。
校準(zhǔn)完成后功能選擇開(kāi)關(guān)放在“測(cè)量”位置，進(jìn)行正常信號(hào)測(cè)量，測(cè)量過(guò)程中各旋鈕位置不應(yīng)再變動(dòng)。
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(cè)量信號(hào)中不必要的頻率分量，應(yīng)將濾波器開(kāi)關(guān)置于高于被測(cè)信號(hào)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(hào)無(wú)衰減。
⑤ 橋壓選擇
通道后面板設(shè)置了橋壓選擇2V、4V、8V，通常出廠時(shí)橋壓置于“2V”檔，建議根據(jù)橋路電阻值大小，按下表選擇相應(yīng)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(hào)測(cè)量提供方便。
圖4 橋盒結(jié)構(gòu)及引線說(shuō)明
④輸入信號(hào)負(fù)端； ①供橋電壓負(fù)端；
②輸入信號(hào)正端； ③供橋電壓正端；
⑧屏蔽線連接端
A1、A2是測(cè)量電橋相對(duì)的兩個(gè)臂
D1、D2是測(cè)量電橋相對(duì)的兩個(gè)臂
R1、R2、R3是橋盒內(nèi)部的120Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻。
⑥ 橋路的連接
橋盒是應(yīng)變測(cè)量元件與應(yīng)變儀連接的橋梁， 熟悉橋盒的結(jié)構(gòu)及連接方法是十分必要的。圖4示出了橋盒引線結(jié)構(gòu)，圖中R1，R2，R3是放在橋盒內(nèi)的120Ω溫度系數(shù)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(yīng)變片，才能保證電橋平衡。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，應(yīng)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(yīng)變片之間用屏蔽線。遇到干擾嚴(yán)重，譬如集流環(huán)轉(zhuǎn)接時(shí)，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(cè)量點(diǎn)遠(yuǎn)離儀器條件下，為了保證校準(zhǔn)值的準(zhǔn)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(zhǎng)度的七芯（或六芯）電纜，兩端配接相應(yīng)的七芯轉(zhuǎn)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(yīng)變片靈敏度系數(shù)的修正
儀器設(shè)計(jì)使用的應(yīng)變片靈敏度系數(shù)K=2.00，若使用的靈敏度系數(shù)為Kp的應(yīng)變片，實(shí)際的應(yīng)變值為：
式中：εp 為實(shí)際的應(yīng)變值
εc 為測(cè)得的應(yīng)變值
Kp 電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)
⑧儀器各通道設(shè)有過(guò)荷指示，當(dāng)信號(hào)峰值大于5V時(shí)，紅色過(guò)荷指示燈閃亮，說(shuō)明信號(hào)已經(jīng)過(guò)荷，應(yīng)適當(dāng)降低增益，保證儀器在信號(hào)不過(guò)荷的情況下工作
⑨預(yù)熱
儀器在接通電源后即進(jìn)入工作狀態(tài)，為了保證穩(wěn)定運(yùn)行及測(cè)試的準(zhǔn)確性，儀器應(yīng)預(yù)熱10 – 15分鐘，對(duì)于小信號(hào)或長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量，則需要預(yù)熱30 – 60分鐘。預(yù)熱完畢，即可進(jìn)行測(cè)量。
五、注意事項(xiàng)
1、 用戶在使用本儀器之前，請(qǐng)仔細(xì)閱讀使用說(shuō)明書(shū)，避免連線或操作錯(cuò)誤。
2、 儀器盡可能在規(guī)定的環(huán)境下使用，盡量不要讓儀器在陽(yáng)光下曝曬。
3、 避免在高溫下使用，這樣會(huì)降低橋路或放大器的對(duì)地絕緣電阻，會(huì)造成較大的零漂而使系統(tǒng)不穩(wěn)定，個(gè)別情況下使測(cè)量無(wú)法進(jìn)行。
4、 不允許在有強(qiáng)烈腐蝕性氣體或大量塵埃的環(huán)境中使用或保存儀器。
5、 電源接通后，必須在測(cè)試過(guò)程中始終保證電源電壓按說(shuō)明書(shū)給定的范圍內(nèi)變化。
6、 測(cè)量過(guò)程中不允許按動(dòng)自動(dòng)平衡按鈕。
7、 測(cè)量時(shí)的溫度補(bǔ)償應(yīng)變片要貼在測(cè)量片相同的材料上，且測(cè)量片與補(bǔ)償片要同一材料同一阻值同一環(huán)境溫度，避免陽(yáng)光曝曬，對(duì)地絕緣在500MΩ以上。
8、 盡量縮短應(yīng)變片與橋盒之間的測(cè)試連線，使用同軸電纜做測(cè)量導(dǎo)線時(shí)，屏蔽層不能做為一條測(cè)量導(dǎo)線，而只能做屏蔽保護(hù)連到橋盒的接地端，對(duì)金屬試件，要與應(yīng)變儀橋盒地線端連接良好以減小工頻干擾。
測(cè)量導(dǎo)線應(yīng)遠(yuǎn)離干擾源，如變壓器，電機(jī)，大型用電設(shè)備及動(dòng)力線等。測(cè)量導(dǎo)線在連接時(shí)要盡可能采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)安裝，這樣既有利于電橋平衡，又有利于抗干擾，尤其是在長(zhǎng)導(dǎo)線測(cè)量時(shí)更為必要．
9、 在實(shí)際測(cè)量中，為了提高被測(cè)信號(hào)的精度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償，常將應(yīng)變片組合使用，這時(shí)測(cè)量值要進(jìn)行修正，注意應(yīng)變式傳感器不用修正。
（1） Al和Dl兩只應(yīng)變片用于應(yīng)變測(cè)量如圖6，測(cè)量結(jié)果要被2除,即：
（2）四只應(yīng)變片同時(shí)用做測(cè)量片，如圖7測(cè)量結(jié)果除以4，即
六、故障及解決方案
1、 噪聲干擾，應(yīng)考慮以下情況：
感應(yīng)干擾：在應(yīng)變儀附近有大的漏磁設(shè)備（如大型電機(jī)、變壓器、磁飽和穩(wěn)壓器等），感應(yīng)噪聲可能引入測(cè)量電路中，可采用下列方法：將應(yīng)變儀及橋路連接線遠(yuǎn)離上述設(shè)備；被測(cè)物完好接地并將應(yīng)變儀連到相同的地上。
電位干擾：當(dāng)被測(cè)物存在DC或AC電位時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電位干擾，這種情況下應(yīng)變儀的良好接地并不是總能帶來(lái)好的效果，問(wèn)題的解決可能是將被測(cè)物與應(yīng)變儀連好而實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)然，感應(yīng)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(lái)看看能否取得良好的效果。
2、 零點(diǎn)不能平衡
主要表現(xiàn)是電源通道上公用表頭有指示，過(guò)荷燈總亮。問(wèn)題可能是出現(xiàn)在輸入插頭到傳感器（應(yīng)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(shí)換一個(gè)好的傳感器或橋盒試一試，若仍然不能平衡，問(wèn)題可能出在儀器本身，請(qǐng)與生產(chǎn)廠家。
3、 零點(diǎn)漂移大
在零點(diǎn)平衡后，無(wú)應(yīng)變信號(hào)而零漂大時(shí)，檢查傳感器和連接線是否絕緣電阻下降，傳感器溫度補(bǔ)償較差或橋盒內(nèi)的固定電阻變質(zhì)等原因。有條件時(shí)換一個(gè)好的傳感器或橋盒試一試，結(jié)果零點(diǎn)仍然大，問(wèn)題可能出在儀器本身，請(qǐng)與生產(chǎn)廠家。
4、 電源接通，儀器卻不工作
電源接通時(shí)，過(guò)荷燈或工作燈不亮，指示表也無(wú)任何顯示，請(qǐng)檢查保險(xiǎn)絲和電源連接線，若都是好的，請(qǐng)與生產(chǎn)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(gè)。
4、 保險(xiǎn)管一個(gè):1A。
5、 小螺絲刀一把。
6、 產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)一份。
