4第二章第3讲电阻应变仪

12
特点
全程控（程控量程、程控滤波、程控平衡），面板 无任何调节钮； 应变桥盒
可选计算机接口：
① 网络接口。10/100BaseT，支持TCP/IP协议(无差错校 验)，可用交换机组网，支持多膜和单膜光纤。测试距离 由100米扩展到数公里，应变通道可扩展到1000通道；
② USB接口。直接与计算机连接，支持Plug & Play；
8
被测应变信号 调幅后输出电压
一般检波器检波
相敏检波器检波
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University
9
不同应变输出波形
测量各种应变时输出的波形
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University
2. 载波放大式应变仪
结构：采用交流供桥，放大器采用载波放大器。 优点：结构简单、性能稳定 缺点：受分布电容影响，导线不能太长，预调平衡较麻烦。
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University
2
根据频响范围：
1. 静态电阻应变仪
•低通滤波
滤掉高频信号，保留测量信号
•振荡器
产生幅值稳定的高频正弦波电压，作为供桥电压和相敏检波器的参考电 压。要求输出电压幅值保持稳定、波形失真小。
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University
6
电阻应变仪工作原理
3
电阻应变仪
1、分类
类别
静态电阻应变仪
测量应变信号
静态应变
静动态电阻应变仪
单点动态应变测量
动态电阻应变仪
周期或非周期动态应变 多通道
超动态电阻应变仪 动态应变：爆炸、高速冲击
遥测应变仪
无线电传输信号原理 测量旋转体、运动件
测量频率范围
0 ~ 15Hz < 200Hz < 5KHz
几十 KHz
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University
测量方式:动应变测量；静应变测量； 单台仪器通道数: 4通道、8通道、16通道； 计算机接口: 网络接口10/100BaseT或USB接口； 测量(程控，对应2伏桥压)
程控量程: 1档±10000me；2档±100000me； 输出灵敏度: 1000me/V；10000me/V； 测量准确度: ≤0.1％FS；
第二章 电阻应变片及其测量电路
电阻应变仪
(o)
1
定义及分类
定义
利用电阻应变片作为传感元件测量应变的专用电子仪器。
根据放大器种类： 1. 直流放大式应变仪
结构：采用直流供桥，放大器采用差分放大器或调制性直流放大器。 优点：不存在分布电容的影响，可使用较长的导线，易于预调平衡，工作频
率宽(0~10kHz) 缺点：为了解决零漂问题采用结构复杂的电路，价格昂贵。
测量频率不随时间变化或者变化极缓慢的应变 测量方式采用零位法，也称平衡电桥测量法 每次只能测量一个点，配备预调平衡箱后通过切换开关可以用于多点测量
2. 静动态电阻应变仪
测量工作频率在0~200Hz的应变 配置预调平衡箱可作静态多点测量，并配有灵敏系数调解装置 用于动态测量时只能测量一个点
3. 动态电阻应变仪
全程控特点，能直接把应变量转换为数字量，通 过网络接口或USB接口把数据传输给计算机，克 服了常规应变仪只能输出模拟量（还需要另配采
集仪）的缺陷，便于试验室和野外测试工作。
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University
10
电阻应变仪
YD-21型动态应变仪
WS-3811数字式应变数据采集仪
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University
11
WS-3811数字式应变数据采集仪
WS-3811数字式应变数据采集仪
应变桥盒
延长电缆
WS-3811系列应变数据采集仪产品采用最新数字 技术，具有体积小、集成度高、应变放大和滤波
将应变转换成电阻变化，并将按一定比例转换成电压/电流信号
•放大器 5~10104
将输出的微小信号进行不失真的电压和功率放大。要求有高的稳定性、 对温度、电源电压等的波动带来的影响减至最小。
•相敏检波器
起解调作用，将放大后的调幅波还原成与被检测信号相同的波形。最大
不同是能根据前级调幅波相位辨别原来被检测信号的极性。
4
电阻应变仪的组成及工作原理
应变仪的波形和方框图 1-电桥 2-放大器 3-相敏检波器 4-低通滤波器 5-稳压电源 6-振荡器
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University
5
电阻应变仪的各部分作用
•电桥
电源 400 ~ 2000Hz
运行环境Windows98、2000、XP； 静、动应变测量； 测量范围宽（±100000me）； 机箱坚固、体积小，重量轻，便于野外试验；
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University
13
主要功能和技术参数
调制
放大
解调Βιβλιοθήκη Baidu
应变片 振荡器
相敏检波器
相敏检波器 低通滤波
电阻应变仪工作原理框图
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University
7
电阻应变仪的各部分作用
试件
电桥
放大
相敏检波 低通滤波 显示记录
振荡器
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University
测量工作频率在0~2kHz的应变（个别达到10kHz） 采用直读法并配有记录仪表进行测量和记录
4. 超动态电阻应变仪
测量爆炸或者高速冲击等瞬态应变
采用直流供桥电压，采用2级放大消除零漂
College of Materials Science and Engineering, Chongqing University