靜態電阻應變儀使用說明
更新時間：2022-04-21
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一、TST3822靜態電阻應變儀用途：
TST3822型靜態應變測試分析系統，是專為學生實驗和小型工程試驗而精心設計生產的產品，它可由計算機程控和手動操作（高清大面積數顯裝置）兩用，它可準確,可靠和便捷的測試結構試驗和實驗力學中，可作多測點靜態應變測試的系統，它如相應接配電阻應變式傳感器，可以測量應變（應力）,拉力,壓力,荷載,壓強,扭矩,位移,傾角和溫度等參數的變化量。從而，它可廣泛適用于機械,材料,航空,航天,船艦,水電,海港,碼頭,交通（公路,道交,軌交和高鐵）,橋梁,隧道和土木工程等專業的科研機構,工礦企事業和大中專高等院校，在民用的科研,教學和生產中，進行靜態應變測試的一種十分通用的測試系統，該系統與國內外相關產品相對比，不僅有良好的技術性能，還具有*的信價比，是廣大應變測試用戶值得信懶的產品之一。
二．靜態電阻應變儀特點
硬件特點
1.單臺可手動控制，操作簡單，數碼管直接顯示測點號和應變值，無需電腦也可完成一般實驗。
2.合理的接地，先進的隔離技術和軟硬件信號處理技術，使系統具有*的現場抗干擾能力，適用于各種工程現場的檢測。
3.可與各種橋式傳感器配合，完成壓力、力、荷重、位移等物理量的多點巡回檢測。
4.可與熱電偶或鉑電阻配合，通過分度號的計算，對溫度進行多點巡回檢測。
5.對輸出電壓小于20mV的電壓信號進行巡回檢測，zui高分辨率可達1μν。
6.電橋接入方式有：全橋、半橋、1/4橋（公用補償片）等方式。
7.測點切換，采用進口高性能光繼電器,切換速度更快、更穩定。
8.內置Q-FAN溫度控制系統，進一步減少溫度對測量結果的影響。
軟件特點
1.采樣方式多樣：單次采樣、定時采樣、連續采樣。
2.顯示方式靈活：表格顯示、時域曲線顯示，可同時顯示多個窗口，每個窗口可顯示8個測點數據。“X-Y”函數記錄儀方式繪制滯回曲線。
3.視圖實時增加數據和減小數據量，方便用戶實時觀測，同時提供單雙光標讀數據功能，并實時計算zui大值、zui小值等統計值。
4.數據快速定位功能，對于長時間監測的工程，數據量很大，通過快速定位功能，可以很方便的找到需要的數據。
5.數據標記，用戶可以對感興趣的數據加上標記，這樣可以在各塊數據間進行靈活定位，節省操作時間。
6.導入導出平衡結果，方便用戶繼續測試。
7.應變花計算：提供兩片直角、三片直角、扇形、等角、傘形等應變花計算。
8.可根據用戶要求，將數據導入EXCEL、TXT文件。
9.可根據用戶的喜好，選擇喜歡的界面風格。
三．靜態電阻應變儀技術指標
1.單臺采集箱測點數：10、20、10+1三種;（可選）
2.單臺計算機可控制zui大測點數：640、1280、704三種;
3.zui高采樣頻率：1Hz （對全部接入測點）;
4.A/D分辨率：24位;
5.顯示/控制方式：計算機程控或 LED/手動，兩用;
6.擴展方式：串行;
7.zui大采集箱間距離：100m;
8.應變（電壓）zui高分辨率: 1με（1μv）;
9.zui大應變測量范圍：±19999με;
10.應變自動平衡范圍：±15000με （當R=120Ω, K=2.00時，應變計阻值的±1.5%）;
11.適用應變計電阻阻值范圍: 50～10000Ω 可任意設定;
12.適用應變計靈敏度系數范圍：1.00～3.0 0可由計算機進行設置，且可自動修正;
13.長導線電阻修正范圍：0.0～100Ω;
14.準確度級別：0.5級;
14-1示值誤差: <（±0.5%red±3με）;
14-2靈敏度系數（K）示值誤差 : <±0.5%（F.S）;
14-3穩定度:
14-4零點漂移: <±3με/4h;
14-5示值穩定度: <±0.1%/4h;
15.溫度漂移（程控狀態）：±1με/℃;
16.供橋電壓: DC 2.00V±0.1％;
17.電源: AC 220V（±10％）， 50Hz（±2％）;
18.功率：約15W;
19.電磁兼容試驗符合A類指標;
20.使用環境：適用于GB6587.1-86-Ⅱ組條件;,
21.外形尺寸: 340mm（長）×239mm（寬）×100mm（高）（10測點）
340mm（長）×311mm（寬）×100mm（高）（20、10+1測點）;
22.儀器自重：10測點約40N,20測點約50N，10+1測點約45N。
注:系統技術指標是按”中華人民共和國國家計量檢定規程”JJG623-2005”電阻應變儀”設計編制
四、靜態電阻應變儀工作原理
1 電阻應變測量原理：
TST3822型靜態應變測試分析系統的電阻應變測量原理，是由粘貼在試件上的電阻應變計作為電阻敏感器件，當被測試件在外力作用下產生電阻變化增量，再利用通用的惠斯登電橋原理，經過低漂移高增益差動放大器，進行電壓放大來實現非電量的電阻變化增量轉換成電量轉換的特殊設計而成。
2.為方便介紹起見，
用1/4電橋（公用補償應變計）、橋臂電阻 R=120Ω為例，來對測量原理加以說明。電阻應變測量原理，如圖1所示,圖中:
Rg----工作電阻應變計;
R —— 橋臂固定電阻;
KF ——低漂移差動放大器增益;
圖1電阻應變測量原理圖
因為直流電橋的輸出電壓（Vi）為: Vi=0.25EgKε;
此時低漂移差動放大器的輸出電壓（Vo）為: Vo=KFVi=0.25KFEgKε;
所以: ε= （1）
式中: Vi-----直流電橋的輸出電壓;
Eg-----電橋供橋電壓（V）
K —— 電阻應變計靈敏度系數;
ε —— 輸入實際應變量（με）;
Vo —— 低漂移差動放大器的輸出電壓（μV）;
KF —— 低漂移差動放大器的增益;
如當: Eg=2.00V, K=2.00時 , ε=Vo/KF （με）;
同理: 對于半橋電路如（2） 式
ε= （2）
對于全橋電路 如（ 3）式
ε= （3）
這樣, 只要確定低漂移差動放大器的增益KF,測試結果就可由系統軟件加以自動修正后，即可準確測試出輸入實際應變數值。
五．靜態電阻應變儀使用方法
1）10、20測點儀器面板功能圖（圖2）：
圖2
1：散熱風扇
2：USB通訊接口，與計算機USB接口相連。
3：電源指示燈
4：工作指示燈
5：RS-485擴展接口，RS-485輸出接口接下一臺儀器的輸入接口，形成級聯，一臺計算機zui多可控制六十四臺儀器。
6：補償端子，修改橋路和接公用補償片時用。
7：通道號顯示數碼管。
8：應變量指示燈
9：修正系數指示燈
10：手動采集鍵，確認通道數和平衡通道后，采集信號用。
11：接地端子。
12：電源開光
13：220V交流電源接口
14：通道端子
15：應變量及設備修正系數的顯示數碼管。
16：小數點鍵，修改/查看修正系數時用，查看修正系數時，先設置通道數，按確認鍵，再按小數點鍵就能看到所在通道的修正系數。數字鍵，按此鍵，則顯示所按數值，此鍵在修改通道號和修正系數時有效。
2）10+1測點儀器面板功能圖（圖3）：
圖3
1：單獨顯示應力值的顯示數碼管
2：通道端子（單獨顯示）
3）接線方法：
圖4 1/4.半橋和全橋接線原理圖
1/4 橋（公用補償應變計）接線（方式1）：參見圖5
圖5 1/4 橋（公用補償應變計）接線圖
將工作端Vi+端子處的短接銅片推入，補償端1/4橋處的短接銅片也推入，半橋處銅片斷開，將工作應變計的一端接到儀器工作端的“＋Eg”上；另一端接到儀器工作端的“Vi＋”上；補償端子Rd處接公共補償應變計。
半橋（單個補償應變計）接線（方式2）：參見圖6
圖6 （單個補償應變計）半橋接線圖（方式2）
將補償端1/4橋處銅片斷開，半橋處銅片推入；通道端子“Vi+”處銅片推入，將工作片接到通道端子上的“＋Eg”“Vi+”端子上,補償應變計Rd接到“Vi+”和“－Eg”端子上。
半橋接線（方式3和方式4）：參見圖7
圖7 半橋接線圖
應變計接線方法：將工作端Vi+端子處的銅片斷開；將補償端1/4處銅片斷開，半橋處短接銅片推入；工作端+Eg和Vi+接工作應變計Rg，Vi+和-Eg接補償應變計Rd。
傳感器接線方法：將工作端Vi+端子與下面一個端子的銅片斷開；將補償端1/4處銅片斷開，半橋處短接銅片推入；將半橋傳感器的“正電源輸入端”接到儀器的“＋Eg”上；傳感器的“負電源輸入端”接到儀器的“－Eg”上；傳感器的“正信號輸出端”接到儀器的“Vi＋”上。
全橋接線（方式5和方式6）：參見圖8
圖8 全橋接線圖
應變計接線方法：將接線端子上的銅片全部斷開，工作端+Eg和Vi+，Vi+和-Eg，-Eg和Vi-，+Eg和Vi-各接一個工作片。
傳感器接線方法：將接線端子上的銅片全部斷開，將全橋傳感器的“正電源輸入端”接到儀器的“＋Eg”上；傳感器的“負電源輸入端”接到儀器的“－Eg”上；傳感器的“正信號輸出端”接到儀器的“Vi＋”上；傳感器的“負信號輸出端”接到儀器的“V-“上。
4）面板操作流程圖
| 根據實際測量要求 合理連接相應橋路 （1/4橋、半橋、全橋） |
（圖9）
| 儀器通電預熱半小時 |
| 查看修正系數:測點數字---確認---小數點---顯示修正系數 若未設置修正系數:設置---需要設置的系數---確認 |
| 單點監控 |
| 多點監控 |
| 所有測點采集一次：平衡 |
| 采集 |
| 查看數據:輸入對應測點數字后 按確認 |
| 單點連續采樣：輸入需要測量的測點數字 |
| 平衡 |
| 采集 |
| 直接觀察數據 |
圖9面板操作流程圖
| 根據實際測量要求 合理連接相應橋路 |
5）軟件操作流程圖（圖10）
| 儀器通電預熱半小時 |
| 設置通道參數 設置工程參數 |
| 打開電腦軟件 查找儀器，新建工程 |
| 平衡清零，采樣 |
| 實時觀察數據 完成后數據可導出
|
圖10
六．系統擴展框圖
| TST3822型采集箱 |
| TST3822型采集箱 |
| TST3822型采集箱 |
n=1 n=2 n=64
| 計算機 |
……
USB口 RS485 RS485
圖11系統擴展框圖
注:一臺計算機zui多擴展到六十四臺儀器
七．測試結果修正
測試結果大致有如下幾個常用的修正內容:
1.長導線電阻（Rl）的修正
（1）將電阻應變計接成1/4橋（公用補償應變計）電路, 然后用二根長導線引至系統，可按（4）式計算。
ε=[1+2（Rl/R）]εi （4）
式中： εi —— 測量應變量 ; ε —— 實際應變量;
R —— 電阻應變計的阻值; Rl —— 單根長導線的阻值。
（2）將電阻應變計接成半橋電路，然后用三根長導線引至系統，可按（5）計算。
ε=[1+（Rl/R）]εi （5）
式中： εi —— 測量應變量 ; ε —— 實際應變量 ;
R —— 電阻應變計的阻值 ; Rl —— 單根長導線的阻值。
注:同上，如用四根長導線直接引至系統電橋接線端處，此時R1應為二根長導線的阻值之和。
（3）將電阻應變計接成全橋電路，然后用四根長導線引至系統，可按（6）計箅。
ε=[1+2（Rl/R）]εi （6）
式中： εi —— 測量應變量; ε —— 實際應變量;
R —— 電阻應變計的阻值 ; Rl —— 單根長導線的阻值。
2．電阻應變計靈敏度系數（K）的修正
電阻應變計靈敏度系數（Ks）值，一般由用戶選用某一應變計生產廠商的產品而已確定，但（k）值均不全相同，在進行電阻應變測試中應加以修正，一般
可由公式（7）加以修正
ε=-K/Kiεi （7） 式中：
εi —— 測量應變量 ; ε —— 實際應變量;
K i—— 電阻應變計靈敏度系數; K—— 測試系統靈敏度系數。
5-5-3電阻應變計電阻值（Rr）的修正
（1）半橋和全橋接線狀態，因為電橋橋路為臥式電橋，測試結果和等臂橋租同，因為低漂移差動放大器的輸入阻抗很大，為此不必作應變計電阻值的修正。
（2）1/4橋（公用補償應變計）狀態，電橋橋路為立式電橋。則可由（8）式修正:
ε=（R/120+120/R+2）/4 （8）
式中
εi —— 測量應變量 ; ε—— 實際應變量; R——電阻應變計電阻值。
注:從公式（8）可看出， 當在測試時選用的電阻應變計電阻值與R=120歐姆十分接近時其影響狠小，如橋臂電阻阻值成倍增減敵話則必須考慮應變計電阻阻值的修正！
5-5-4綜合修正系數的修正
ε=Kεi
式中：
εi —— 測量應變量; ε —— 實際應變量; K —— 綜合修正系數 ;
綜合修正系數K包含如下幾個內容:
1, 不同線徑不同長度連接導線，電阻阻值的修正系數（Kl） ;
2, 不同電阻應變計，靈敏度系數（K）的修正系數（Ks）;
3, 不同電阻應變計，電阻阻值的修正系數（Kr）;
4, 不同接橋橋臂系數修正系數（Kn），修正系數（Kn）值，可從本說明書橋路接線方式表1中可以查到。
用戶如采用綜合修正系數K的修正方法，只要事先根據上述修正內容計算出一個綜合修正系數K值，然后設置到測試系統中，就會直接自動測試出實際應變結果數值，這樣設置方法顯得十分簡單方便。
用戶如采用傳感器設置方式接入系統時，系統設置傳感器的輸出靈敏度（S），如為應變計式位移傳感器，出廠輸出靈敏度S=1000με/mm時，其測試結果就直接為被測試的位移量值（mm）。
用戶如選用應變計測試方式進行時，例如選用工具式應變傳感器，則此時所選用的傳感器不論是全橋還是半橋，一律設置成為方式2，再把測試結果值，除以傳感器靈敏度S（με/mm ）,和標距L（mm），即為被測實際應變值。
