DH-3818静态电阻应变仪使用方法

DH-3818静态应变测试仪使用方法

一、概述

DH-3818静态应变测试仪集数据采集箱、微型计算机及支持软、硬件构成。

可自动/手动、准确、可靠、快速进行静态应变测量。广泛用于机械、土木、航

空航天、国防、交通等领域。若配接合适的应变式传感器，还可对压力、扭矩、

位移、温度等物理量进行测量。

测试仪具有自动平衡功能，内置标准电阻，可方便实现全桥、半桥及1/4

桥（公用补偿片）连接。

二、主要技术指标

1．测量点数：每台静态应变测试仪有1——10个通道，最多可同时测10

点。每台计算机可控制10台静态应变测试仪；

2．程控状态下采集速度：10测点/秒；

3．测试应变范围：±19999με

4．分辨率：1με

5．系统不确定度：小于0.5％±3με（程控状态）

6．零漂：≤4με/2h（程控状态）

7．自动平衡范围：±15000με，灵敏度系数K＝2、120Ω应变计阻值误

差的1.5％；

8．电源电压：220V±10%，50Hz±1%

三、工作原理

1．WESTONE电桥测量原理

现以1/4桥，120Ω桥臂电阻为例，加以阐述。如图1所示：图1左侧为WESTONE

电桥

（Eg），C端系直流电源负极(O)。B端、D

端分别为输出信号的V i+、V i-端。第一桥

臂（AB）为测量片电阻R g（120Ω），第

四桥臂（AD）为补偿片电阻R（120Ω），

第二、三桥臂（BC、CD）为仪器内标准

图1 测量原理

电阻R （120Ω）。

由电桥原理，电桥的输出电压V i 为：εK E V g i 25.0= E g 为桥压（DC 2V ）、 K 为应变片灵敏系数、ε为输入应变量με，

低漂移仪表放大器的输出电压V o 为：εK E K .V K V g F i F o 250==

K F 为放大器的增益，

故 F

g o KK E V 4=ε (1) 当E g ＝2 V K ＝2时，（1）式为：ε＝

F K V 0 对于1/2桥（半桥）电路

F

g o KK E V 2=

ε (2) 对于全桥电路 F

g o KK E V =ε (3) 这样，测量结果由软件加以修正即可。

2．软件功能

本系统的控制软件工作于Win9x 操作系统，软件实现了文件管理、参数设置、平衡操作、采样控制、数据查询、打印控制功能。

软件使用说明另述。

四、数据采集箱的面板的功能介绍

上图为采集箱面板功能示意图

1、2——RS232通讯接口，其中2接口可以通过一根通讯电缆与计算机的RS232通讯接口相连，1接口可以和下一台机的通讯或扩展接口相连，如此结联，一台计算机最多可控制十台仪器。

3——通道号显示数码管。

4——风扇。

5——应变量及设置修正系数的显示数码管。

6——接地端子。

7——保险丝座。

8——220V电源输入插座。

9——数子键十个，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。

10——仪器电源插座。

11——自动控制指示。

12——手动控制指示。

13——应变量指示，当此灯亮表示“5”数码管显示的是“3”数码管显示的通道对应的应变量。

14——修正系数指示，当此灯亮表示“5”数码管显示的是“3”数码管显示的通道对应的修正系数。此时修正系数的改变可通过数值键来设置。

15——确认键，按此键，则确认通道号或修正系数。确认通道号时，若通道号数码管闪烁不能确定通道，则按“17”退格键更改数值。确认修正系数时，按此键则将修正系数显示切换到应变量显示。

16——设置键，按此键将应变量显示切换为修正系数显示，此时可按数字键来更改修正系数。

17——退格键，按此键则闪烁的数码管显示退一位，此键在修改通道号和修正系数时有效。

18——平衡键，按此键则平衡“3”数码管显示的通道，此键在通道号和修正系数已确定时有效。

五、桥路的连接

桥路分1/4桥、半桥和全桥。接线时，应将导线头放置于接线端子金属压片下方，并拧紧固定细钉，尽量减少接触电阻，以保证测量时的应变读数稳定。

应变测试仪有内部电阻。在1/4桥、半桥连接时，内部电阻和外接应变片一起组成WESTONE测量电桥。全桥连接时，WESTONE电桥均由外接应变片组成。

应变测试仪桥路内部电阻接线示意图

补偿 1 2 10

E g(A)

+(B)

i V i-

0(C)

-(D)

i

1/4桥外接应变片接线示意图

补偿 1 10

E g（A）

―――――――V i+ （B）

0 （C）

V i-（D）1/4桥（多通道共用补偿片）为单臂测量桥路，多通道共用补偿片，即各通道的温度补偿桥臂是共用的，测量时温度补偿应变片只需一枚。

半桥外接应变片接线示意图

补偿 1 10

E g（A）

―――――――V i+ （B）

0 （C）

V i-（D）半桥，可以是一片工作片和一片温度补偿片组成半桥另补偿桥路，也可以是两片工作片组成自补偿桥路。

全桥外接应变片接线示意图

补偿 1 10

E g（A）

―――――――V i+ （B）

0 （C）

V i-（D）全桥，四个桥臂均为外接应变片。

六、灵敏系数K的修正

在使用静态电阻应变仪测量应变时，应根据应变片的灵敏系数、导线情况和电阻值进行灵敏系数K的修正。当静态电阻应变仪处于自动控制状态时，只须在参数设定时输入实际参数值，应变仪便自动修正灵敏系数K值。当静态电阻应变仪在手动状态时，灵敏系数按下述方法确定K1、K2、K3后，按

3

2

1

K

K

K

K?

?

=计算修正值，然后手动设置相应的K修正值。

（一）K1为应变计灵敏系数修正值

本仪器设计时将应变计灵敏系数设定为“2”，实际用的应变片灵敏系数不

是“2”时须修正，取

i

K

K

2

1

=，K i为实际使用的应变片的灵敏系数值。

（二）K2为导线长度的修正值

应变片不考虑导线长度电阻R L时，K2＝1，如导线较长，一般m

L10

≥时，根据接桥考虑单根导线电阻值R L时

R

R

K L

+

=1

2

（三）K3为应变计电阻的修正值

全桥和半桥时，桥路状态为卧式桥，测量结果和等臂桥相同。1/4桥时，桥路状态为立式桥，仪器设计时四个桥臂电阻均设定为120Ω，若外接应变片的电阻值R与120Ω相差较大时

K3

4

)2

120

120

(+

+

=

R

R

七、应变测试系统软件使用简易程序

第一部分准备

1、开机

打开应变仪和计算机电源，选择“DH3818应变测试系统”，启动已经安装好的测试软件。

2、查找机箱

在启动软件的同时会出现自动查找机箱的过程，如果软件自动查找到采集箱的机号，则在界面右下方的机箱状态显示区中，机箱号对应的状态指示灯被点亮，应变仪自动切换到自动控制。

若软件没能自动找到机箱，则选择菜单“操作”下的“寻找机箱”。界面出现“通讯设置窗口”的对话框，端口设置选点“COM1”，波特率设置选点“1200bps”，然后点击“查找机箱”，看到机箱状态指示灯点亮。

3、参数设置

选择菜单“参数设置”分别对以下三种参数进行设置。

㈠“机箱特征”设置

①“机箱号”：显示已查找到的采集箱机箱号。

②“起始测点、结束测点”：显示仪器在采集数据时的扫描范围。

③“比例系数”：用于修正仪器放大器可能出现的偏差，该系数通常情况下为“1”，如发现测量数据均出现同一方向的偏差，则可以通过该系数来修正。

④“一组桥路---六组桥路”：分别对应仪器的六组接线端子的桥路接入方式。本实验室使用的DH3818应变测试仪只有一组接线端子，包含10个测点（即10个通道）。一般情况下，每个通道只能接一种桥路。需要桥路混接时，应根据应变仪的内部电阻接线和外接一些短路线来完成。桥路方式有六种，依次为：“方式一”——1/4立式桥；

“方式二”——半桥，其中第二桥臂接补偿片；

“方式三、方式四”——半桥，两桥臂均为工作片，无补偿片；

“方式五、方式六”——全桥。

㈡“电桥与试件”设置

分别输入各测点的应变片电阻值和灵敏系数值，导线的电阻值（一般情况为0），变形试件材料的弹性模量和泊松比。注意每输入一个数值，必须按“回车”

键，否则输入数据无效。

上述数据各测点相同时，可以用“紧缩模式”，一次输入便完成所有通道的设置，否则用“展开模式”逐个通道逐项设置。

㈢“测点特性”设置

“单位”：με，应变读数显示为整数，最小分辨率为1，若显示“52”即表示测得的应变为52×6

10－。

“修正”：相当于转换因子，一般情况为“1”。

“描述”：用作标记或注释。

DH3818应变测试仪软件中无报警及测点选择显示功能。

第二部分测试

1、创建一个新文件，并命名。

如2004机自（3）班，第二批，第5组的同学可以将新文件命名为

“机自0403－2－5.TST”

2、仪器平衡操作

在试件未受载荷作用时，选择菜单“操作”下“平衡操作”。出现“平衡选择窗”对话框。“仅平衡选中号机”和“显示平衡结果”两项均不选，点击“确定”。

3、采样方式设定

选中“定时采样”，设定“采样间隔”为“1秒”，“采样次数”为“8”次，“平均次数”为“1”。

4、输入信息测试状态

当试样承受不同的载荷时，需要在“输入信息测试状态”选项中，手动输入对应的载荷数值。如未受载时输入“0kN”，载荷为1kN时，输入“1kN”，依次类推。

5、执行采样操作

点击“执行采样操作”即开始按采样方式设置进行采集。在“单次采样”下，只执行一次采集操作。在“定时采样”下，按设置的相关参数，如采样间隔、次数、平均次数等进行循环采集，直到设定次数为止。

6、测点的平衡操作

在正式加载采样前，为消除应变初值，保证无载荷时各测点的应变实际输出均为零，应在确定试样无载荷时，先选择菜单“操作”下的“平衡操作”，然后“执行采样操作”，查看各点的应变值是否为“0”。若不为“0”，重复“平衡操作”。多次重复后，仍不能为“0”，检查接线，查找原因。

7、加载测量

完成测点的平衡后，按实验要求平稳加至所定载荷数值，在“输入信息测试状态”中手动输入此载荷值，然后“执行采样操作”，依次类推直至加到最大载荷。

注意，平衡操作必须在试件无载荷作用时执行，当试件承载时，不能执行平衡操作，否则会丢失测试结果，导致本次测量无效。

第三部分数据管理

1、数据格式转化

在“执行采样操作”时，软件会自动按采样方式设定的要求采样，但界面上只会显示即时数据，即正在采集的一组数据，不显示已经采集的上一组数据。在此过程中操作者无须手工记录任何数据。

完成一个测量循环，即从“0”载荷到最大载荷的若干次采样后，选择菜单“文件”下的“打开文件”，选中初始命名的文件（如“机自0403－2－5.TST”）“打开”，在“文本转换”中选中“所有采样数据（A）”，将其转换为Excel文件并保存。可以把转换文本和初始文件取同一名称，但需改变其扩展名。初始文件的扩展命为“TST”，转换为Excel文件后扩展名为“xls”. 如原文件为“机自0403－2－5.TST”，转换后保存为“机自0403－2－5.xls”。

软件也可以将文件转换为Word 文件（doc），但实验时建议用Excel文件。

2、数据汇总

一次测量的所有数据经过文本转换后，保存到“我的电脑”“D盘”的“学生数据”文件夹内。