动态应变采集系统的设计及误差测试
DH5929动态应变测试分析系统
1 概述DH5929动态应变测试分析系统是以计算机为基础、智能化的动态应变测试分析系统。
每个机箱可内置32或64通道（可根据用户定制），适用于测量结构应力及其形成的各种物理量，如力、压力和扭矩等。
1.1 应用范围1.1.1 根据测量方案，可完成全桥、半桥、1／4桥（三线制自补偿）的应变应力多点高速并行采样；1.1.2 配接各种桥式传感器，实现各种物理量的测试和分析；1.1.3 可直接对输入的电压信号进行多点高速并行采样；1.1.4 配接各种热电阻（如铂电阻、铜电阻等）温度传感器，对温度进行测试和分析。
1.2 特点1.2.1 外观设计为标准3U/19英寸机箱，可直接安装于标准机柜内组成无限测点的动态应变测试系统；1.2.2 采用模块化设计，每个应变模块有4个采集通道；1.2.3 高度集成，单台整机完整配置共有64通道，可通过以太网进行多机箱级联；1.2.4 支持多台采集仪联网进行同步测试，采集过程中图形实时显示被测物理量变化；1.2.5 通用、可靠的以太网通讯，使系统实现了边采样、边传送、边存硬盘、边显示，利用计算机海量的存储硬盘，长时间实时、无间断记录所有通道信号；1.2.6 利用嵌入式系统中的硬盘，可长时间实时、无间断记录多通道信号，所有通道并行同步工作，每通道采样速率可达20kHz；1.2.7 内置工业级计算机和大容量硬盘可不间断存储数据，最大限度保障了数据存储可靠性；1.2.8 能够进行通道自检，快速获知仪器通道状态，1.2.9具有导线电阻自动测量及修正功能。
1.3 硬件功能1.3.1 内置标准电阻，用户可通过软件程控设置每个通道的桥路方式（全桥、半桥、三线制1/4桥）；1.3.2 可设置任意一个测点作为公用补偿测点；1.3.3 先进的隔离技术和合理的接地，使系统具有极强的抗干扰能力，适用于各种工程现场的检测；1.3.4进口雷莫接插件：输入接插件采用了进口高性能雷莫头，大大提高了小信号输入的可靠性，操作也十分方便；1.3.5 模块与计算机通过以太网相连，既可单独工作也可通过以太网控制多台并行工作，利用以太网扩展简单方便，传输数据更为稳定；1.3.6 自动导线电阻测量及修正：系统硬件自带导线电阻测量功能，结合控制软件可一键完成桥路导线电阻测量并进行自动修正，避免了试验过程中人工检查操作繁琐、主观读数误差大等情况对测量结果造成的影响，提高测试精度；1.3.7 每通道独立的放大器及24bit A／D转换器：实现了多通道并行同步采样，通道间无串扰影响及采样速率不受通道数的限制，并且大大提高了系统的抗干扰能力；1.3.8 准确的采样速率：先进的DDS数字频率合成技术产生高精度、高稳定度的采样脉冲，保证了多通道采样速率的同步性、准确性和稳定性。
应变测试方法
应变测试方法电阻应变测试1.电阻应变测量技术是用电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应力—应变关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。
用电阻应变片测量应变的过程：2.分类：（1）静态测量：对永远恒定的载荷或短时间稳定的载荷的测量。
（2）动态测量：对载荷在2～1200HZ范围内变化的测量。
3.电阻应变测量方法的优点（1）测量灵敏度和精度高。
其最小应变读数为1με（微应变，1με=10-6 ε）在常温测量时精度可达1~2%。
（2）测量范围广。
可测1με~20000με。
（3）频率响应好。
可以测量从静态到数十万赫的动态应变。
（4）应变片尺寸小，重量轻。
最小的应变片栅长可短到0.178毫米，安装方便，不会影响构件的应力状态。
（5）测量过程中输出电信号，可制成各种传感器。
（6）可在各种复杂环境下测量。
如高、低温、高速旋转、强磁场等环境测量。
4.电阻应变测量方法的缺点（1）只能测量构件的表面应变，而不能测构件的内部应变。
（2）一个应变片只能测构件表面一个点沿某个方向的应变，而不能进行全域性测量。
电阻应变片1.电阻应变片的工作原理由物理学可知：金属导线的电阻率为当金属导线沿其轴线方向受力变形时（伸长或缩短），电阻值会随之发生变化（增大或减小），这种现象就称为电阻应变效应。
将上式取对数并微分，得：2.电阻应变片的构造电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组成。
其构造如图所示L R=A ρdR d dL dA R L A ρρ=+-dR d (12)R ρμερ=++3.电阻应变片的分类电阻应变片按敏感栅材料不同可分为金属电阻应变片和半导体应变片。
其中金属电阻应变片分为：(1)丝绕式应变片:敏感栅是用直径为0.01~0.05毫米的铜镍合金或镍铬绕制而成。
优点：基底、盖层均为纸做成，价格便宜，易安装。
缺点：其横向效应大，测量精度较差，应变片性能分散。
(2)短接式应变片:将金属丝平行排成栅状，端部用粗丝焊接而成。
机械工程测试技术思考题(含答案)
思考题0. 测试的概念与测试的目的。
概念：测试包括测量和试验两反面的含义，是指具有试验性质的测验或测量与试验的综合目的：提供被测对象的质量依据；提供机械工程设计、制造、研究所需要的信息1．动态测试系统一般有哪几部分组成（画出框图）？各部分的作用？试验装置：是被测对象处于预定状态下，并将其有关方面的内在联系充分显露出来，以便进行有效测量的一种专门装置。
测量装置：把被测量通过传感器变成电信号，经过后接仪器的变换、放大、运算，变成易于处理和记录的信号的装置。
数据处理装置：将被测装置输出的信号进一步处理，以排除干扰和噪声污染，并清楚的估计测量数据的可靠程度。
显示记录装置：将被测对象所测得的有用信号及其变化过程显示或者记录下来的装置。
2．动态测试主要应用在机械工程的哪些领域，简单说明其原理。
产品质量检测，性能评价；生产过程监控；设备状态监控与故障诊断；科学研究，探索未知世界。
3．信号分为那几类？各类信号有何特点？按实际用途分：广播信号，电视信号，雷达信号，控制信号，通信信号，遥感信号按信号所具有的时间函数特性分：确定性信号与非确定性信号、能量信号与功率信号、时限信号与频限信号、连续时间信号与离散时间信号等4．本课程学习的主要的信号分析的方法有那些？函数分析，时域统计分析，幅值域分析5．信号的时域描述、频域描述有何意义？说明频谱分析的物理意义。
6．周期信号、非周期信号的频谱以及离散信号的频谱有何特点？周期信号的频谱：离散的；每条谱线只出现在基波频率的整数倍上，基波频率是各高次谐波分量频率的公约数；各频率分量的谱线高度表示该次谐波的的幅值和相位角。
非周期信号用幅值谱密度、相位/能量谱密度描述是连续的。
7．用图形表达FT中时间比例性、时移特性、频移特性。
8．几种典型信号的频谱及数学表达式，用图形及公式表达δ（t）与其他函数的卷积。
P77，图2.3.49．互相关函数的物理意义。
自相关函数互相关函数有何特点？信号分析中，相关表述两个信号（或一个信号的不同时刻）之间的线性关系或相似程度。
土木工程应力应变量测技术
土木工程应力应变量测技术一般是指在建构筑物施工过程中，如钢结构安装、卸载、改造、加固，混凝土浇筑等过程，采用监测仪器对受力结构的应力变化进行监测的技术手段，在监测值接近控制值时发出报警，用来保证施工的安全性，也可用于检查施工过程是否合理。
常见的应力测试方法应力仪或者应变仪是来测定物体由于内应力的仪器。
一般通过采集应变片的信号，而转化为电信号进行分析和测量。
应力测试一般的方法是将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。
很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。
应变片其实就是应用了这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。
一般应变片的敏感栅所使用的是铜铬合金材料，这种材料其电阻变化率为常数，它与应变成正比例关系。
我们通过惠斯通电桥，便可以将这种电阻的比例关系转化为电压。
然后不同的仪器，可以将这种电压的变化转化成可以测量的数据。
对于应力仪或者应变仪，关键的指标有：测试精度，采样速度，测试可以支持的通道数，动态范围，支持的应变片型号等。
并且，应力仪所配套的软件也至关重要，需要能够实时显示，实时分析，实时记录等各种功能，高端的软件还具有各种信号处理能力。
应力应变测试目前常用的仪器就是盲孔法、磁测法，一个有损，一个无损。
盲孔法是目前应用较为广范的一种高精度的应力检测方法如华云HK21A或HK21B,无论是实验室中使用，还是现场施工，盲孔法都能准确测量应力的大小，从而推进实验进程或者进行工艺改进。
磁测法适用于对应力值检测比较严苛，精密工件或高价值工件不允许做破坏性检测的情况。
比如科研、军工航天等行业。
目前还有更先进的动态应力应变检测仪，全自动梯度应力检测仪等。
目前应力测量水平多半受限于表层测量，SCGS20这样的仪器可以实现材料深度方向的梯度应力精准测量及工件整体的应力分析，全自动编程控制钻孔装置，梯度方向自动进给，高精显微定位，更加精准。
在当今土木工程行业中,应力应变测量广泛地应用于建筑、铁路、桥梁、交通、大坝等结构上。
测量中应变片的误差分析
温度系数不同， 一个为正， 一个为负的特
性， 将两者串联绕制成敏感栅 。
若 两 段 敏 感 栅 Ｒ１ 和 Ｒ２ 由 于 温 度 变
化而产生的电阻变化为大小相等而符号相
反， 就可以实现温度补偿。电阻 Ｒ１ 和 Ｒ２ 的
比值关系由下式决定：
Ｒ１ Ｒ２
＝
△Ｒ２ｔ／Ｒ２ △Ｒ１ｔ／Ｒ１
（１５）
其中（ Ｒ１ｔ） ＝－（ Ｒ２ｔ）
作者单位： 中南大学土木建筑学院
参考文献 ［１］王 化 祥 ， 传 感 器 原 理 及 应 用［Ｍ］， 天 津 ：天
津大学出版社， １９８８．９．３０－ ３１。 ［２］栾 桂 冬 ， 传 感 器 及 其 应 用［Ｍ］， 西 安 ：西 安
电子科技大学出版社， ２００２．１．２６－ ２７。 ［３］张 建 民 ， 传 感 器 与 检 测 技 术［Ｍ］， 北 京 ：机
引起的电阻变化为
△Ｒｔ!＝Ｒ０Ｓ!ｔ!＝Ｒ０Ｓ（ !２－ !１） △ｔ
（ １１）
３、由于温度变化△ｔ 而 引 起 的 总 电 阻
变化为：
△Ｒｔ＝ △Ｒｔ"＋ △ Ｒｔ!＝ Ｒ０ " △ｔ＋Ｒ０Ｓ（ !２－ !１）
△ｔ
（ １２）
这样， 由于温度变化产生的总的虚假
应变量为：
"ｔ＝（ △Ｒｔ／Ｒ０） ／Ｓ＝α△ｔ／Ｓ＋（ !２－ !１） △ｔ （ １３）
化于人以外的各种设备中， 并由这些设备 与办公人员构成服务于某种目标的人机信 息处理系统。其目的是尽可能充分的利用 信 息 资 源 ， 提 高 生 产 率 、工 作 效 率 和 质 量 ， 节省时间， 辅助决策、求取更好的经济效 果， 以达到既定的目标。目前的办公自动化 系统是以知识管理为核心， 建立在企业 Ｉｎｔｒａｎｅｔ 平台上， 旨在帮助企业实现动态的 内容和知识管理。办公自动化表现出以下 特点： 第一， 其应用背景由单纯的模拟手工 办公环境的运用， 向一个要求更高的电子 化协同工作环境转化， 其环境必须为用户 提供一个打破部门界限的网络互动式办公 作业环境； 第二， 对于办公自动化的理念有 了新的定义， 由原先作为企业行政办公信 息化服务的概念， 逐步扩大延伸到企业的 各项业务管理环节， 成为企业运营信息化 和数字化的一个重要组成环节； 第三， 其外 延部分得到了迅速的扩展， 其中知识管理 理念的渗透表现尤为突出。
动态应变仪使用说明书.
动态应变测试仪使用说明书目录一、概述二、使用说明三、技术指标四、注意事项五、故障及解决方案六、仪器附件一、概述动态应变仪是一种具有自动平衡功能的动态电阻应变仪，主要用于实验应力分析及动力强度研究中，对结构及材料的任意变形进行动态应变测量。
通道数量可以2、4、6、8自由组合。
体积小重量轻，便于携带和搬运。
采用直流供桥，电桥采用六线制，有长导线补偿功能。
仪器频带宽、校准方便，配接不同类型的应变片及应变式传感器，可以实现应力、拉压力、速度、加速度、位移、扭矩等多种物理量的测量。
动态应变仪具有如下特点：1、可以2、4、6、8通道组合，体积小。
2、桥路自动平衡，平衡时间约2秒，平衡范围大于±5000με3、采用拨盘开关校准，准确方便。
4、供桥电压采用六线制，自动修正长导线测量时引入的误差。
5、频带宽：频响范围DC-300kHz（+0.5dB，－3dB）。
6、测量精度高，噪声低，稳定性好，抗干扰能力强。
7、器件集成度高，性能稳定可靠。
二、使用说明1、测试方框图动态应变放大器可以配接各种类型的应变片及应变式传感器。
其典型测试方框图如图1所示：232、 面板说明通道前面板 通道后面板3、 操作前准备① 仪器通电之前，先将桥盒接成全桥，把桥盒的航空插头插入通道的航空插座内，旋紧。
② 使用220V 50Hz 市电供电，电源线一端插入仪器电源插座，另一端接入市电，然后将电源后面板的电源开关置“开”位4 反馈+2 激励-3 信号+5 反馈-6 信号-7 屏蔽线1 激励+置，电源即接通。
这时将要使用的通道电源置于“开”（向上扳），随即该通道的前面板的工作指示灯亮了，进入工作状态。
③各通道的电源开关为省电而设置，把不使用的通道的电源开关置于“关”的位置，再把桥盒的输入插头拔掉，这样该通道的±12V电源和桥压都被关掉了。
4、操作说明（1）电源部分①电源前面板设有3½位液晶显示数字面板表，供仪器各通道调零指示和校准值指示之用，下设两个开关，左边为通道选择开关，可选择测量1—10个通道中任一通道的零点或校准应变值。
动态应变测量实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除动态应变测量实验报告篇一：应变测量实验报告一、实验目的1、学习应变片粘贴、使用的基本方法2、学习电桥的联线方法及电桥的测量原理和特点3、学习使用ws-3811应变仪测量应变的基本方法二、实验原理利用惠斯登电桥原理进行测量三、实验仪器微型计算机、ws-3811数字式应变仪、桥盒、应变片及其附件四、实验内容1.选择与桥盒内置电阻相匹配的应变片；2.用砂纸打磨钢片表面测点，使测点表面平整、光洁，并做清洁处理；3.用胶水把应变片和转接片贴到测点上，尽量使应变片与被测物紧密贴合，如图1所示；4.放置几分钟，使它自然干燥；5.如图2把导线接到桥盒插头上；6.打开应变数据采集程序，进行测试和设置：应变量程设置为±40000με，滤波频率设置为20hz，界面如图3；7.校准仪器，选择“自动校准”，设置界面如图4所示；8.动态应变数据采集。
把桥盒连接到试验仪上，试验仪已与电脑连接。
把被测金属长片的一端用手按在桌沿，使它伸出桌面。
设置好参数，点击“开始示波”，此时波形为一条直线，说明连接正常，再用手拨动金属长片伸出桌面的那一端使它振动，这时波形如图5，操作界面如图5所示；9.截图，保存数据。
实验完成。
五、实验结果实验结果如图5所示六、思考题1.半桥接法应用于两个应变片，1/4桥接法应用于一个应变片，前者的桥盒上多接了一根两个应变片的共用线，少了一个短接插片。
2.清零操作是为了使开始的电压偏移量变为零，而校准的目的是使测试值更加精确，减少仪器的误差。
篇二：测试技术实验报告(含实验数据)机械工程测试技术基础实验报告1实验一电阻应变片的粘贴及工艺一、实验目的通过电阻应变片的粘贴实验，了解电阻应变片的粘贴工艺和检查方法及应变片在测试中的作用，培养学生的动手能力。
二、实验原理电阻应变片实质是一种传感器，它是被测试件粘贴应变片后在外载的作用下，其电阻丝栅发生变形阻值发生变化，通过阻桥与静动态应变仪相连接可测出应变大小，从而可计算出应力大小和变化的趋势，为分析受力试件提供科学的理论依据。
动态应变测量
动态应变测量第6章动态应变测量6.1 动态应变的类型⼯程结构上的动态应变产⽣的原因是：（1）处在⼀定的运动状态；（2）承受的载荷按⼀定的规律变化。
只有对于运动及载荷变化较为缓慢的情况，在⼀定的时间范围内，才可以作为静态问题。
运动是绝对的，静⽌是相对的。
因此，研究结构的动态应变问题具有⼗分重要的实际意义。
根据随时间变化的规律，动态应变可以分为不同的类型。
应变随时间变化的规律可以⽤明确的数学关系式描述的，称为确定性动态应变，否则属于⾮确定性。
如图6-1所⽰。
图6-1 动态应变的分类6.1.1 周期性动应变应变随时间变化的规律可以⽤周期函数来描述，则这种动态应变称为周期性动应变。
其变化规律的数学表达式为()(t nT t )εε=+ (6-1) 式中：T 为变化的周期；为任意整数。
n 不平衡的转动部件和交流磁场都是周期激振源。
例如，由于机器中旋转构件的质量偏⼼⽽在⽀架上产⽣的动应变，曲柄连杆机构中的连杆在⼯作时产⽣的动应变等，均属于周期性动应变。
周期性动应变⼜包括简谐周期性动应变与复杂周期性动应变。
1）简谐周期性动应变的波形为正弦波，如图6-2a 所⽰，其数学表达式为()()?ωεε+=t t m sin()?πε+=ft m 2sin (6-2) 式中： m ε为最⼤应⼒幅值，即振幅；ω为圆频率；?为初始相位；f 为频率。
2）复杂周期性动应变的波形如图6-2b 所⽰，它可以分解为两个或两个以上振幅不同、频率为某⼀基波频率整数倍的简谐波，其任意两个谐波频率之⽐都是有理数。
其数学表达式为⼀傅⾥叶级数，即()()∑∞=++=10sin n n n n t t ?ωεεε (6-3) (∑∞=++=102sin n n n nt f ?πεε)式中：0ε为静态应变分量；n ε为第次谐波的振幅；n n ?为第次谐波的初始相位；n n ω为第次谐波的圆频率，为第次谐波的频率。
n n f n 复杂周期信号的频率包括基波频率与各⾼次谐波的频率，即nf n f n n =?==πωπω22 ()∞=,,2,1n 式中： f 为基波频率。
液体火箭发动机地面试验推力测量系统结构设计研究_朱子环
2015年第2期 导 弹 与 航 天 运 载 技 术 No.2 2015 总第338期 MISSILES AND SPACE VEHICLES Sum No.338收稿日期：2013-09-18；修回日期：2015-02-27作者简介：朱子环（1977-），女，高级工程师，主要从事液体火箭发动机试验推力测量技术及仿真技术研究文章编号：1004-7182(2015)02-0093-05 DOI ：10.7654/j.issn.1004-7182.20150222液体火箭发动机地面试验推力测量系统结构设计研究朱子环，叶 丽，马 鑫，周 磊（北京航天试验技术研究所，北京，100074）摘要：结合液体火箭发动机地面试验推力测量系统的类型，介绍轴向推力稳态测量系统、轴向推力动态测量系统、推力矢量测量系统以及推力偏心测量系统的组成及原理。
针对地面试验中常用的轴向推力稳态测量分析影响推力测量的因素，探讨推力测量系统结构设计原则及结构形式要求，为后续推力测量系统结构设计提供依据。
关键词：液体火箭发动机；地面试验；推力测量 中图分类号：V43 文献标识码：AStructure Design Study of Liquid Rocket Engine’s Thrust Measurement System Used for Ground TestZhu Zi-huan, Ye Li, Ma Xin , Zhou Lei(Beijing Institute of Aerospace Testing Technology, Beijing, 100074)Abstract: Based on the type of liquid rocket engine’s thrust measurement system used for ground test, the composition andprinciple of axial thrust static measurement system, axial thrust dynamic measurement system, thrust vector measurement system and thrust eccentric measurement system are introduced. Aiming at the axial thrust static measurement commonly used in ground test, the influencing factors of thrust measurement are analyzed, and discussions about the structure design principle and requirements for structure type of trust measurement follow, which provides the basis for follow-up thrust measurement system design.Key Words: Liquid rocket engine; Ground test; Thrust measurement0 引 言为了保证研制液体火箭发动机的推力精度，地面试验推力测量系统结构设计采取了相应的结构形式，以保证发动机的有效安装及推力测量的准确可靠。
风力机叶片动态应变分布特征的研究
风力机叶片动态应变分布特征的研究白叶飞;汪建文;赵元星;魏海姣;张立茹;侯亚丽【摘要】针对风力机叶片动态应变分布规律特性,以NACA4415翼型叶片为模型进行了数值模拟,并与采用旋转遥测技术测试的该风力机叶片动态应变试验结果进行了对比分析.结果表明,数值模拟与试验结果趋势一致;在气动力作用下,风力机叶片的应变主要集中在叶片的中部略靠后的位置,其根部及叶尖附近的应变与中部相比较小,前缘部分的应变值与后缘部分相比较大,压力面应变值大于吸力面相应位置的应变值;在气动力的基础上施加重力和离心力后,叶根处应变值增加迅速,同时叶片中部应变值保持在较大的水平,主要是离心力和气动力共同作用所致.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2014(032)003【总页数】6页(P306-311)【关键词】水平轴风力机;动态应变特性;数值模拟;旋转遥测技术;试验研究【作者】白叶飞;汪建文;赵元星;魏海姣;张立茹;侯亚丽【作者单位】内蒙古工业大学,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学,内蒙古呼和浩特010051;风能太阳能利用技术教育部省部共建重点实验室,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学,内蒙古呼和浩特010051;风能太阳能利用技术教育部省部共建重点实验室,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学,内蒙古呼和浩特010051;风能太阳能利用技术教育部省部共建重点实验室,内蒙古呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】TK830 引言风力发电机是通过风轮叶片汲取风能，进而将风能转化为机械能再转化为电能的装置，风力机长期运行于随机变动较大的环境中，受力情况非常复杂。
叶片作为风力机的主要承载部件，几乎所有力都要通过叶片传递出去，使叶片成为风力机上最易被破坏的部件，叶片断裂现象频现。
因此，研究风力机叶片在承受交变动应力作用下的应变分布规律，对保证风力机长期安全、稳定的运行具有重要的意义。
PDC_钻头齿的破岩机理和性能测试方法研究现状
PDC钻头齿的破岩机理和性能测试方法研究现状李彦操（中石化胜利油田分公司, 工程技术管理中心, 山东东营 257000）摘要 聚晶金刚石复合片（polycrystalline diamond compact，PDC）钻头，是钻井工程中主要破岩工具之一。
PDC钻头切削齿的破岩效率、耐磨性、热稳定性和抗冲击性等性能指标对PDC钻头的使用效果影响很大，相关研究在国内外备受关注。
本文总结了国内外有关PDC钻头齿破岩机理和性能测试的实验装置、测试方法等代表性成果，按照PDC钻头齿与岩石相互作用的方式，相关实验主要包括5大类：PDC钻头齿直线切削实验、旋转切削实验、落锤冲击实验、PDC钻头单齿静压实验以及全尺寸PDC钻头实验；按照测试目的，又可分为PDC钻头齿的破岩机理和性能测试2大类。
通过调研分析这些实验研究的优缺点，以期为PDC钻头齿的研究与优化、PDC钻头的整体个性化设计等提供参考。
关键词 PDC钻头齿；直线切削实验；旋转切削实验；落锤冲击实验；PDC单齿静压实验；全尺寸PDC 钻头实验中图分类号 TQ164; TG74; TG58 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)05-0553-15DOI码 10.13394/ki.jgszz.2023.0155收稿日期 2023-08-01 修回日期 2023-08-16自2000年起，随着科研人员对PDC钻头齿破岩机理的深化理解和超硬材料科学与生产工艺的不断进步，PDC钻头在石油和天然气钻井工程中的应用逐渐普及。
如今，PDC钻头在油气钻井领域占据了超过80%的市场份额，贡献了90%以上的全球钻井进尺，几乎成为全球高端钻头市场的主导力量[1]。
PDC钻头齿的技术进步极大地推动了油气钻井工程的效益增长，然而，其有限的耐磨性、热稳定性和抗冲击性仍是制约PDC钻头齿更广泛应用的因素。
因此，研究PDC钻头齿本身的材料特性及其破岩机理，存在着广阔的创新空间和潜力巨大的工业应用前景。
NI 9236 1 4 桥应变计模块说明书
数据表NI 92368 AI，±29.4 mV/V，24位，10 kS/s/ch同步，350 Ω 1/4桥构成•8 通道，单通道10 kS/s，同步动态应变模拟输入•± 29.4 mV/V 输入范围，24 位分辨率•用于1/4 桥传感器的内置电压激励•350 Ω应变计测量•60 VDC，CAT I 组隔离•-40 ° C ~ 70 ° C工作范围，5 g 振动，50 g 冲击NI 9236 1/4 桥应变计模块用于NI CompactDAQ 或CompactRIO的高通道数、动态应变测量系统。
使用含8 个同步通道的模块，实现测量系统更小、通道更多。
同步采样对于高速采集非常重要（同步采样可对特定时间不同位置的结果进行比较，例如冲击测试）。
C系列同步桥模块比较型号 通道采样率分辨率互连接口支持同步桥NI 9218 NI 9219 NI 9235 NI 9236 NI 923751.2 kS/s/ch100 S/s/ch10 kS/s/ch10 kS/s/ch50 kS/s/ch24位24位24位24位24位1/4，半，全1/4，半，全120 Ω 1/4 桥350 Ω 1/4 桥1/4，半，全LEMO,9引脚DSUB弹簧接线端弹簧接线端弹簧接线端RJ-50,DSUB24884NI C系列概述NI提供超过100种C系列模块，用于测量、控制以及通信应用程序。
C系列模块可连接任意传感器或总线，并允许进行高精度测量，以满足高级数据采集及控制应用程序的需求。
•与测量相关的信号调理，可连接一组传感器和信号•隔离选项包括组间、通道间以及通道对地•温度范围为-40 °C～70 °C，满足各种应用程序和环境需要•热插拔CompactRIO和CompactDAQ平台同时支持大部分C系列模块，用户无需修改就可将模块在两个平台间转换。
CompactRIOCompactRIO将开放嵌入式架构与小巧、坚固以及C系列模块进行了完美融合，是一种由NI LabVIEW驱动的可重配置I/O (RIO)架构。
动态变形测量系统技术要求及规格参数
动态变形测量系统技术要求及规格参数非接触式应变测量系统采用立体双CMOS相机测量技术，以数字相关测量方式，利用一个灵活的触发器读取并记录负载信号，控制系统进行同步的图像采集。
具备极高的可靠性和测量精度，测量范围可以根据需要进行调整，可以准确和实时地测量大量反光靶点的动态位置坐标，通过对零件在不同负载条件或不同运动条件下靶点位置进行测量，准确计算出零件相应位置的位移和变形，结果以动态图形化显示和输出；适于测量和计算在负载和温度变化条件下刚性零件的位移、物体的变形、轨迹以及零件的动态特性。
1. 系统参数※1.1 采用数字相关（DIC）测量方式，通过1个CCD测量相机，获得二维表面全场的应变分布数据；1.2 利用立体相机空间跟踪测量技术，动态跟踪靶点的空间位移和速度、加速度，并计算空间变形轨迹；1.3应变范围：0.005% ~ 2000%1.4 空间位置测量精度：0.01 mm / m3, 应变测试精度：≤ 0.005%1.5 设备在质量上应具有优良品质和可靠性，性能稳定，故障率低，整机保证可靠寿命，精度不降低。
供货厂家在中国国内应该有办事处或者代理机构，有专门的售后服务人员，售后服务及时；1.6 投标方所投设备的制造商必须有十年以上（含十年)研制、生产该类设备，有十年（含十年）的销售历史。
制造商在国内不得有不良供货记录，设备不应该是试制品，同型号设备至少有五家以上（含五家）国内测试用户，并提供用户清单、合同复印件或验收证明2. 静态和动态变形测试硬件技术要求：2.1.1 ※测量采用1个高分辨率测量相机；2.1.2 ※测量分辨率: ≧6百万像素，2750 x 2200 pixels；2.1.3 ※满幅2750 x 2200分辨率时的采样频率为25 Hz;降低分辨率时,采样频率为44H；2.1.4 ※可同时识别散板图案和标靶记号点，记号点数量不限；2.1.5 ※一个50mm 光学镜头；2.2 配有专用的包装箱，方便运输；2.3 ※可调节相机安装支架及稳定的三角架，具有良好的稳定性，并可方便的固定和调节相机水平和垂直位置和角度。
动态力学的测量和分析
解决思路
研发新型高精度传感器和测量技术， 提高测量精度和稳定性。
多场耦合问题
动态力学系统中常常涉及多物理场 的耦合作用，如力、热、电等，这 使得分析变得更加复杂。
解决思路
发展多场耦合分析方法，综合考虑 各种物理场的影响，提高分析的准 确性。
发展趋势预测
智能化测量
随着人工智能和机器学习技术的发展，未来动态力学测量将更加智 能化，能够实现自适应测量和数据分析。
A/D转换
将模拟信号转换为数字信号， 以便进行后续的数据处理和分 析。
数据采集系统
实现多路信号的同步采集、存 储和显示，提供实时数据监测 功能。
误差来源及减小误差措施
系统误差
由于测量原理、传感器设计等因 素引起的误差，可通过校准、补 偿等方法减小。
随机误差
由环境因素、电磁干扰等随机因 素引起的误差，可通过多次测量 取平均值、采用合适的滤波技术 等手段降低其影响。
跨学科融合
动态力学将与材料科学、计算机科学、数 学等学科进行更深入的融合，形成新的学 科增长点。
国际合作与交流
加强国际间的合作与交流，共同推动动态 力学领域的发展，为解决全球性挑战贡献
力量。
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动态力学的测量和分析
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2024-01-18
目
CONTENCT
录
• 引言 • 动态力学基本概念与原理 • 测量方法与技术 • 分析方法与应用实例 • 实验设计与注意事项 • 挑战、发展趋势及前景展望
01
引言
目的和背景
研究目的
通过对动态力学的测量和分析，揭示物体在动态载荷下的力学行 为，为工程设计和科学研究提供理论支持。
JM3840动静态应变测试分析系统(动静态应变仪、准动
扬州晶明专业生产传感器、应变仪、振动测试仪、无线遥测设备、动态信号测试分析系统等。
特别是采用无线遥测产品进行无线振动测试、无线应变测试给工程测试带来很大的方便。
1、概述JM3840是一款支持静态和低速动态应变测试的高性能应变测试系统，适合大多数工程使用。
其具有如下特点：1.1 每一测点任意组桥1.2 交流、外接直流电源、系统总线等多种方式供电1.3 直接联接拾振器1.4 极高的交、直流精度和极佳的交流幅频特性1.5 每测点同步采样1.6 多台设备间采用创新的同步机制1.7 高可靠性的CAN总线组网1.8 便携式、防水箱型结构1.9 适合各种类型工程2、主要技术指标及性能2.1 量程：0 ～ ±20000με2.2 分辨率：1με2.3 采样速率：最高400Hz，多档可设置2.4 幅频特性：分析带宽内优于±0.2dB2.5 平衡方式：初读数平衡2.6 平衡范围：0 ～±19999με2.7 测点数：8点/台2.8 应变片阻值：60 ～ 1000Ω2.9 桥路形式：全桥、半桥、1/4桥（公共补偿，两片可选）2.10 采样方式：同步并行采集2.11 测量误差：±0.3% FS±2με2.12 系统支持设备数：不低于100台2.13 供桥电压：DC2V2.14 供电电源： AC220V/外接DC12～40V/系统DC12～40V3 、系统软件功能全汉化的WINDOWS应用软件，方便直观的应变、应力、桥式传感器、拾振器等测试的参数设置功能。
自动平衡、手动采样、连续采样]、定时采样等采样方式。
经典的静态应变测试和动态测试分析的完美结合，可动态对测点参数及采集参数进行设置，具有丰富的数据表格及图形显示方式。
可在线或事后进行应变、时域、频域、和幅域分析。
软件支持Office 直接调用的数据格式和开放的二次分析数据接口。
MEMS材料力学性能的测试方法
MEMS材料力学性能的测试方法ΞDETERMINATION OF MECHANICAL BEHAVIOR OF MEMS MATERIALS汤忠斌ΞΞ 徐 绯 李玉龙(西北工业大学航空学院航空结构工程系,西安710072)T AN G ZhongBin X U Fei LI Y uLong(Department o f Aeronautical Structural Engineering,School o f Aeronautics,Northwestern Polytechnical Univer sity,Xi′an710072,China)摘要 介绍国内外ME MS(micro2electro2mechanical system)材料力学性能的测试方法,包括纳米压痕法、薄膜打压法、梁弯曲试验、微拉曼光谱法、单轴拉伸法等。
分析各种测试方法的优缺点、基本原理和最新进展。
详细介绍单轴拉伸试验方法的试验原理、特点及发展现状,在此基础上介绍作者们在ME MS材料单轴拉伸试验方面的阶段性研究成果,包括单轴拉伸试样设计、夹具设计、加载方法及应变测量技术等。
试样和夹具的设计采用有限元方法模拟不同形状参数试样的拉伸试验过程,确定试样的外形和尺寸。
应变测量采用的是激光干涉应变计法(inter ference strainΠdisplacement gauge, IS DG),,成功测得多晶铜薄膜材料的应力—应变曲线。
关键词 微电子机械系统 力学性能 薄膜 拉伸 激光干涉应变计法中图分类号 T N407Abstract In recent years,there has been explosive growth in the field of the micro2electro2mechanical system(ME MS).ME MS technologies have been found wide application in various microscale systems and devices.With the increase of usage of ME MS,higher reliability of the ME MS devices under the thermal,electric and magnetic forces are required.S o the mechanical properties of the ME MS materials become m ore and m ore im portant.The testing methods on mechanical properties of the ME MS materials are reviewed with the discussion of both the advantages and the disadvantages,such as the nanoindentation test,the membrane bulge test,the beam bending test,the micro2Raman S pectroscopy and the uniaxial tension method.And the new developments of them are introduced sim ply.S ome research w orks of the authors on the uniaxial tension method are introduced,including the details of the specimen and the grip design, the loading and the strain measurement.The finite element method was used to simulate the tension test of the sam ples with different shape parameters to choose the shape and dimensions of the specimen.And the inter ference strainΠdisplacement gauge(inter ference strainΠdisplacement gauge,IS DG)was used to measure the stain.By using the self2developed uniaxial tension testing device,the stress2 strain curves of the polycrystalline copper thin film are obtained success fully.K ey w ords Micro2electro2mech anical system(MEMS);Mech anical properties;Thin films;T ension;I nterference strain Πdisplacement gauge(ISD G)Corresponding author:LI Yu Long,E2mail:liyulong@,Tel:ΠFax:+86229288494859The project supported by the Major Research Plan of National Natural Science F oundation of China(N o.90405016),and the China Aviation Science F oundation(N o.02I53067).Manuscript received20050407,in revised form20050816.1 引言微电子机械系统是集传感、信息处理和执行于一体的集成微系统[1,2],已广泛应用于加速度传感器、惯性、压力传感器、微型喷气发动机、大规模数据存储系统和微型的生物化学分析设备等,应用领域还在不断扩大[3,4]。
试验二测试系统的标定与实测
2 实验步骤
4、正式标定记录前，首先应在零载和满载（额定载荷）的120 ％之间反复加载、卸载数次（至少三次），以消除传感器的 滞后，改善其线性；
图2-1 传感器的标定和动态测量记录波形图
2 实验步骤
5、仪器工作20分钟后，再次调整平衡，使传感器的初始读数为零时在显示 器上标出零线。在加载前和加载后，记录仪器的内部标定值 （无量纲单 位 ），这样本次实验应变仪的放大率就可以记在记录纸上，以便实测时随时 校核仪器的工作状态，使其保持在与标定时相同的工作状态下进行测量。内 部标定（也称为电标定）的另一个作用是作为实测时的应变标尺；
实验提纲
1 实验目的 2 实验步骤 3 实验仪器和设备 4 实验报告要求
1 实验目的
1、进一步熟悉动态应变仪及显示器 的操作方法；
2、掌握测试系统的标定及传感器的 精度检验方法。
2 实验步骤
1、将传感器、动态应变仪及显示器三者连接成 测试系统；
2、接通电源接通后，对测试系统进行预调平衡， 将显示器采样频率调到合适的位置上；
2、标定曲线的斜率定义为灵敏度 ，其倒数 或 就是标定 系数。根据下式确定标定系数：
（2-1）
或
（2-2）
4 实验报告要求
3、计算标定误差(k值的标准误差)
（2-3）
（2-4）
4、计算出实测力值的大小，写入实验报告。
图2-2 标定曲线
2 实验步骤
6、根据传感器的量程分级加载，一般分为五～ 十级。从零载开始逐级加载至额定载荷为止， 记录各级载荷量并按下拍摄按钮记录下各级 载荷的对应输出值（波形图高度 或应变 量 ）。然后按同样的级差卸载，并再次记录。 如此重复三至五次，求出各级标定载荷Pi所 对应的平均输出值 i 或 i作为标定数据。将测 量数据记录到变仪 1台 显示器 1台 测力台架 1台
浅谈应变仪计量检定中的常见问题及解决方法
浅谈应变仪计量检定中的常见问题及解决方法发布时间：2023-02-17T02:41:53.142Z 来源：《科学与技术》2022年第19期作者：何意婷杜建斌陈鑫伟[导读] 应变仪是精密的测量设备仪器，非常广泛地应用于多种科研试验中。
何意婷杜建斌陈鑫伟中国船舶科学研究中心江苏无锡 214082摘要：应变仪是精密的测量设备仪器，非常广泛地应用于多种科研试验中。
为确保各类实验数据的安全可靠，定期的计量检定工作十分必要。
在应变仪的实际计量测试工作中，常常出现因为设置、操作等方面的原因，造成检定数据误差，对于检定结果产生不良影响的现象，对此根据工作经验，总结了一些应变仪计量检定时的注意事项。
关键词：应变仪计量误差1 应变原理概述应变仪是一种测量结构及材料在荷载作用下变形的应力分析设备。
我们经常使用的电阻应变仪，就是通过测量电阻的变化率来得知被测物体应变量大小的精密仪器。
它的工作原理是将电阻式的应变片固定在待测物体的表面，当待测物体受到应力作用产生变形时，应变片也会跟随所产生的形变发生压缩或拉伸，影响到它的电阻值的变小或者变大。
将应变片和精密电阻组成电桥，通过测量电桥的平衡端的输出电压变化可以得知应变片电阻的变化，从而测量出作用在待测物体上的应力的变化[1]。
市面上常见的应变仪、应变采集系统、应变放大器等测量设备的输出以应变或电压为主，通过搭配相应的传感器，还可用于力、扭矩、压力、位移等物理变化过程的测量。
依照被测对象应变的变化频率以及工作频率的范围，常用的应变仪可以划分为动态应变仪及静态应变仪。
动态应变仪是测量物体在动态变化状态下的应变，常见的动态应变仪有江苏东华的DH5920、DH5922、DH5929等型号；静态应变仪是测量物体在低频或静止状态下所受的应力，常见的静态应变仪有日本共和的UCAM-60B、USB-70A等等。
2 应变仪检定注意事项应变仪在很多领域如土木工程、冶金化工等都有着广泛的运用，为确保所得实验数据和测量结果的准确可靠，定期对应变仪进行计量检定工作，是非常必要的。
桥梁荷载试验检测报告模版
目录一、前言 (5)1.1 任务来源及具体任务 (5)1.2 检测对象 (6)1.3 工程质量检测依据 (8)1.4 检测人员情况 (8)1.5 主要检测仪器设备 (9)二、静载试验方案 (10)2.1 静载试验原则 (10)2.2 静载试验加载程序控制 (11)2.3 静载试验内容 (11)三、静载试验结果 (17)3.1 工况1试验结果分析（第1跨最大正弯矩） (17)3.2 工况2验结果分析（1号墩最大负弯矩） (23)3.3 工况3试验结果分析（第2跨最大正弯矩） (26)3.4 小结 (32)四、动载试验 (33)4.1 动载试验目的 (33)4.2 试验方案 (33)4.3 测试结果分析 (35)4.4 小结 (38)五、结论 (39)一、前言1.1任务来源及具体任务1.1.1任务来源国道210线添漫梁北至越家壕（查干）段公路路线总体呈东北至西南走向，起点位于添漫梁北，与G210线和G65高速公路相接，经万利区、冯家渠、包西铁路、包神铁路、塔罕铁路、问家湾、越家壕、康巴什，终点位于阿镇至四十里梁公路的查干日格尔处。
路线全长约62公里，主线采用双向四车道一级公路标准建设，设计时速100公里/小时，采用整体式路基断面，路基宽26米，路面宽23米。
主线设大桥10座，小桥22座，涵洞165道，互通立交3处，分离式立交10处，平面交叉27处，服务区1处，主线收费站1处。
另设18.96公里的添漫梁北至冯家渠连接线，按照一级公路一幅标准建设，设计时速100公里/小时，路基宽13米，设大中桥4座，小桥5座，分离式立交桥4处，涵洞45道，平面交叉8处。
全线采用沥青混凝土路面，桥涵与路基同宽，桥涵设计汽车载荷为公路-Ⅰ级。
为了对K25+821.74安哈公路分离立交桥的工程质量和承载能力进行整体检测，以便为该桥交工验收提供技术资料。
受公司委托，于年月日至月日对其进行了静、动载试验，为桥梁的运营管理提供技术资料1.1.2试验目的（1）检验施工质量，为交工验收提供技术依据。
应变测量中的误差分析
⎞ ⎟
u
R2 ⎠
=
1 4
⎛ ⎜ ⎝
ΔR1p R1
⎞ ⎟u ⎠
=
1 4
Kε u
由此可是，温度变化引起的电阻变化已经消除，实现了温度补偿，仪器上的应变读数ε仅 是受力时引起的变化。该方法称为补偿片补偿法。
还有一种称为工作片补偿法，该方法的补偿片与工作片一样贴在试件上受力部位。我 们在被测的试件上找一应变符号相反（如拉伸与压缩），比例关系已知，温度条件相同的 两点，各贴上一应变片，如图三接在相邻的桥臂上，实现温度补偿。
R1 R2
B
R1
R2
A
C
△U
R3
R4
D
~U
图三 工作片补偿法
根据图三可见，R1工作片测量纵向应变（压缩为负），R2工作片测量横向应变（拉为 正）作为温度补偿片。当试件受力时，工作片R1即变为R1+△R1P+△R1t，工作片R2变为 R2+△R2P+△R2t。由于R1=R2，△R1t=△R2t，所以有
应变片轴线偏离了原定的方向。若原定的方向为θ，如图一所示，其主应变为
εθ
=
1 2
(ε1
+
ε2)
+
1 2
(ε1
−
ε2 )cos2θ
ε
△θ
ε1
ห้องสมุดไป่ตู้
θ
图一 应变片贴片方向误差示意
当贴片偏离了△θ时，其应变则为
这二者的差即为
εθ + Δθ
=
1 2
(ε1
+
ε2)
+
1 2
(ε1
−
ε2 )cos2(θ
+
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CHEN Cheng1，LI Jian-qing1，MA Zheng-zheng1，DAI Ya-wen1，CHEN Zi-peng2
（1.School of Science，Wuhan University of Technology，Wuhan 430070，China；2.School of Information Engineering， Zhongnan University of Economics and Law，Wuhan 430073，China） Abstract：Strain measurement technology plays an irreplaceable role in measuring the variation characteristics of mechanical components and the monitoring of important engineering structures. However in the external gain resistance and high order filter circuits of traditional strain measurement circuits，the measurement error caused by the resistance temperature drift is always an urgent problem to be solved. A high precision strain measurement system based on the programmable amplifier AD8231，24 digital/analog converter AD1256，RAM processor is designed. Through circuit optimization，the temperature drift problem is well compensated. As a result the measurement accuracy gets great improvement. The experimental results show that the precision of the strain measurement system is up to 0.1 με. Key words：measurement system；dynamic strain；temperature drift；AD8231；AD1256
代的作用。 在传统应变测量电路的外接增益电阻和高阶滤波电路中，电阻温漂特性程控式放大器AD8231，24位数模转换器
AD1256，RAM处 理 器 的 高 精 度 应 变 测 量 系 统 方 案 ；通 过 电 路 优 化 ，实 现 了 电 阻 温 漂 补 偿 从
应变采 集、转换
放大处理 硬件滤波
A/D转换
数字滤波 上位机
图 1 应变测量系统设计框图 Fig.1 Strain measurement system design block diagram
应变测量技术是现代工程项目研究和实施过 程中一项必不可少的重要技术，具有很高的应用价 值和研究意义[1]。 传统的应变测量系统设计主 要包 含应变信号 采集与转换 、信 号 放 大 、硬 件 滤 波 、A/D 转换、数字滤波等 5 大模块[2]。 此类传统的应变测量 系统，通常在室温条件下该应变测量系统的系统测 量性能稳定且误差较低[3]。 在实际工程应用中时，由 于温度场变化复杂，系统电路中电阻的温漂特性就 会对应变测量系统的精确度产生较大的影 响[4]。 在
整个应变测量系统的设计如图 1 所示。 当机
收 稿 日 期 ：2018-12-20 ；修 订 日 期 ：2019-01-16 基 金 项 目 ：湖 北 省 高 新 技 术 专 项 项 目 （2016lg0097） 作 者 简 介 ：陈 诚 （1993— ），男 ，在 读 硕 士 研 究 生 ，研 究 方 向 为 应 变 测 量 。
DOI：10.19557/ki.1001-9944.2019.02.011
检测技术与数据处理
动态应变采集系统的设计及误差测试
陈 诚 1，李建青 1，马争争 1，戴亚文 1，陈子鹏 2
（1.武汉理工大学 理学院，武汉 430070；2.中南财经政法大学 信息工程学院，武汉 430073）
摘要： 应变测量技术在测量机械构件受力变化特征和重要工程结构监测中发挥着不可替
而提高测量精度的目的。 试验结果表明该应变测量系统方案的测量精度高达0.1 με。
关 键 词 ：测 量 系 统 ；动 态 应 变 ；温 漂 ；AD8231；AD1256
中图分类号：TP274 文献标志码：A
文 章 编 号 ：1001-9944（2019）02-0043-04
Design and Error Test of Dynamic Strain Acquisition System
自动化与仪表 2019,34(2)
43
检测技术与数据处理
械 构 件 受 力 产 生 形 变 时 [5]， 应 变 片 会 产 生 阻 值 变 化由应变采集转换模块完成应变信号到电信号的 转换，然后经过放大电路进行放大处理，再由硬件 滤波电路对放大输出信号进行硬件滤波处理，通过 A/D 转 换 模 块 将 模 拟 信 号 转 换 为 数 字 量[6]，最 终 由 STM32F103VCT6 控制器对 采集数据进 行数字滤波 处 理 ，并 反 馈 给 上 位 机 完 成 信 息 交 互 [7]。
应变测量电路设计中，电路中电阻温漂问题一直未 能得到很好的解决。 对此，针对应变测量电路中的温 漂问题，设计了一款基于程控式放大器 AD8231，24 位数模转换器 AD1256，RAM 处理器 的高精度 应变 测量系统方案， 通过电路优化实现了温漂补偿，从 而提高测量精度的目的。
1 应变测量系统的信号输出及激励源设计