动态电阻应变仪及调制解调原理
勘误第5章模拟信号的调理与转换
第5章 模拟信号的调理与转换测试系统的一个重要环节是信号的调理与转换。
被测物理量经传感器后的输出一般了抑制干扰噪声、提高信噪比和方便后续的传输和处理，往往需要对这些电信号调电桥是将电阻、电容和电感等参数或电流输出的一种测量电路。
电桥电路简单可靠，且具，被广泛用作仪器测量电路。
电桥可分为5.直流R 桥的一条对角线两端a 和c 接入直流电源b 和d 上输出电压y e ，该输出可直接驱动指示仪表，也可接直的出为电信号。
由于测量过程中不可避免地遭受各种干扰因素的影响，为作调理和转换。
本章主要讨论模拟信号常用的调理与转换环节，包括电桥、制与解调、滤波器、以及数/模与模/数转换。
5.1 电桥的变化转换为电压有很高的精度和灵敏度，因此按其采用的激励电源类型分为直流电桥和交流电桥；按其工作方式又零值法（平衡电桥）和偏值法（不平衡电桥）。
1.1 直流电桥电桥如图5.1所示，纯电阻1R 、2、3R 和4R组成电桥的四个桥臂，在电o e ，而另一对角线两端入后续放大电路。
流电桥的输出端后接输入阻抗较大仪表或放大电路时，可视为开路，其输为零，此时有电流o 112e I R R =+，o2e I R R =图5.1 直流电桥结构形式34+ 由此可得出b 、d 两端输出电压158()()14o o 12341324o1234b ad R R U e e R R R R R R R R eR R R R ⎛⎞=−=−⎜⎟++⎝⎠−++ （5-1y e 为零，即当电桥平衡时，应有y a e U =）由式（5-1）可知，要使输出电压式（5-2）为直流电桥平衡公式。
直流电桥的工作原理是：四个桥臂中的一个或数个桥臂的阻值变化而引电各桥臂的阻值，可使输出电压（或电流）仅直流电桥的优点是：采用稳定性高的直流电源作激励电源；电桥的输出e 是直流成入工频干扰较5.入b 、d 测量。
电桥平衡条件下，检流计G 的指示为零变化时，电桥不平衡，检流计G 的电流不为零。
XL2102系列动态电阻应变仪使用方法(秦皇岛协力科技)
XL2102系列动态电阻应变仪一、概述在研究结构或材料的应力时，不可避免的要使用到电阻应变仪。
电阻应变仪是测量结构及材料在载荷作用下变形的应力分析仪器。
使用应变仪将被测应变（一般几个微应变至几千微应变之间）转换成电阻率变化进行测量，最后用应变的标度显示出来。
应变仪按频率响应范围可分为静态应变仪、静动态应变仪、动态应变仪和超动态应变仪。
其中静态电阻应变仪和动态电阻应变仪应用较多。
静态电阻应变仪用电学方法测量不随时间变化或变化极为缓慢的静态应变，测量应变频率范围10Hz以内的静载应变。
动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变,其工作频率一般在10kHz以下。
超动态电阻应变仪多应用于测量爆炸，高速冲击等瞬态应变测量,其工作频率一般在10kHz以上。
动静态电阻应变仪实质上还是一款静态应变仪，只是兼做较低频率的单点动态应变测量，测量应变一般是静态或频率在200Hz以内的动态应变。
二、电阻应变仪基本工作原理电阻应变片作为电阻应变仪使用的测量用敏感元件，本身就是一个电阻式传感器，以本身的电阻变化来反映需要测量的机械应变，然后通过应变仪以应变大小的电信号显示出来。
电阻应变仪的基本电路包括电桥电路、放大器、功率放大器、低通滤波器和稳压电源等电路。
应变仪的功能：1）将应变片引进的相对电阻变化准确的变成电信号；2）将电信号进行放大；3）将放大后的电信号按应变量显示或指示出来。
动态应变仪电路组成及使用以我公司生产的XL2102系列动态电阻应变仪中XL2102A 动态电阻应变仪为例进行介绍。
动态应变仪由测量电桥、标定电路、放大器、滤波器等基本电路组成。
三、XL2102A动态电阻应变仪介绍3.1 XL2102A动态应变仪性能特点XL 2102A型动态电阻应变仪采用MCU控制桥路自动平衡，调零精度高，重复性好，可实现零点永久保存；四档直流供桥电压，测量范围宽、频响高。
XL2102A型动态应变仪可广泛应用于土木工程、桥梁、机械结构的实验应力分析，结构及材料任意点变形的应力分析。
动态应变测量原理及应用
动态应变测量原理及应用动态应变测量原理及应用动态应变测量是指在动态载荷作用下，测量物体内部应变变化的过程。
它广泛应用于精密机械、飞行器、车辆等领域，可以帮助工程师了解物体受力的情况，从而优化设计和提高安全性能。
本文将介绍动态应变测量的原理和应用。
一、动态应变测量原理动态应变测量原理可以归纳为以下三个方面：1. 应变传感器：应变传感器是一种能够检测物体变形的传感器。
在动态应变测量中，常使用的应变传感器有电阻片、应变片和光栅法应变仪等。
电阻片是一种基于电阻变化与应变成正比的传感器，常用于小应变范围内的测量；应变片是一种基于金属电阻材料的传感器，常用于高精度和高灵敏度的测量；光栅法应变仪是一种通过光学原理测量位移的传感器，可用于测量高频率和大变形的物体。
2. 信号处理：在应变传感器输出信号的基础上，需要进行信号放大、滤波、采样和数据处理等步骤。
信号放大可以将传感器输出的微小信号放大到可读范围内；滤波可以排除传感器输出的噪声干扰信号；采样可以对信号进行数字化处理；数据处理可以将采样的数据进行处理分析，提取有用信息。
3. 数据分析：对于动态应变测量数据，需要进行数据分析以提取有用信息。
分析方法包括频率分析、波形分析、时域分析和谱分析等。
频率分析可以将测量数据分解成不同频率的成分，进一步分析物体受力情况；波形分析可以分析物体受力的变化趋势；时域分析可以分析物体内部结构的应变分布情况；谱分析可以对原始信号进行分解和重构，提取有用信息。
二、动态应变测量应用动态应变测量广泛应用于航空航天、汽车、机械制造等领域。
以下是动态应变测量的一些常见应用：1. 飞行器：动态应变测量可帮助工程师了解飞行器在高速飞行和大振幅飞行时的应变情况，从而分析飞行器受力情况，优化设计和提高安全性能。
2. 汽车：动态应变测量可用于汽车零部件的疲劳寿命测试，通过测量汽车零部件在路面不平和高速行驶等条件下的应变变化，研究其疲劳成因，寻找防止和延长疲劳寿命的方法。
XL2102系列动态电阻应变仪使用方法(秦皇岛协力科技)
XL2102系列动态电阻应变仪一、概述在研究结构或材料的应力时，不可避免的要使用到电阻应变仪。
电阻应变仪是测量结构及材料在载荷作用下变形的应力分析仪器。
使用应变仪将被测应变（一般几个微应变至几千微应变之间）转换成电阻率变化进行测量，最后用应变的标度显示出来。
应变仪按频率响应范围可分为静态应变仪、静动态应变仪、动态应变仪和超动态应变仪。
其中静态电阻应变仪和动态电阻应变仪应用较多。
静态电阻应变仪用电学方法测量不随时间变化或变化极为缓慢的静态应变，测量应变频率范围10Hz以内的静载应变。
动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变,其工作频率一般在10kHz以下。
超动态电阻应变仪多应用于测量爆炸，高速冲击等瞬态应变测量,其工作频率一般在10kHz以上。
动静态电阻应变仪实质上还是一款静态应变仪，只是兼做较低频率的单点动态应变测量，测量应变一般是静态或频率在200Hz以内的动态应变。
二、电阻应变仪基本工作原理电阻应变片作为电阻应变仪使用的测量用敏感元件，本身就是一个电阻式传感器，以本身的电阻变化来反映需要测量的机械应变，然后通过应变仪以应变大小的电信号显示出来。
电阻应变仪的基本电路包括电桥电路、放大器、功率放大器、低通滤波器和稳压电源等电路。
应变仪的功能：1）将应变片引进的相对电阻变化准确的变成电信号；2）将电信号进行放大；3）将放大后的电信号按应变量显示或指示出来。
动态应变仪电路组成及使用以我公司生产的XL2102系列动态电阻应变仪中XL2102A 动态电阻应变仪为例进行介绍。
动态应变仪由测量电桥、标定电路、放大器、滤波器等基本电路组成。
三、XL2102A动态电阻应变仪介绍3.1 XL2102A动态应变仪性能特点XL 2102A型动态电阻应变仪采用MCU控制桥路自动平衡，调零精度高，重复性好，可实现零点永久保存；四档直流供桥电压，测量范围宽、频响高。
XL2102A型动态应变仪可广泛应用于土木工程、桥梁、机械结构的实验应力分析，结构及材料任意点变形的应力分析。
动态电阻应变仪原理、检定及维护
动态电阻应变仪原理、检定及维护摘要：文章介绍了动态电阻应变仪工作原理及应用、阐述检定步骤，总结使用和维护注意事项。
关键词：动态电阻应变仪；原理；检定；维护1 动态电阻应变仪的原理及应用应变仪是测量结构及材料在荷载作用下变形的应力分析仪器。
如果配备相应的传感器，也可测量力、压力、扭矩、位移、振幅等物理量或物理量变化过程。
它是实验应力分析的可靠工具。
应变仪按其测量应变变化频率范围可分为静态应变仪和动态应变仪。
动态电阻应变仪应用于测量随时间变化的动态应变，其工作频率一般在5千赫兹以下。
它由测量电桥、放大器和滤波器等组成。
动态应变仪要与记录器配套使用，记录结果可直接反映被测应变信号的大小和变化。
常用动态应变仪有：江苏东华测试技术股份有限公司生产的dh5908g无线动态应变测试分析系统，日本生产的pcd-300动态应变仪，北京东方振动和噪声技术研究所生产的sa-4动态应变仪，日本生产的dra-107a动态数据采集仪，德国生产的cronos-pl2-dio动态应变仪。
动态应变仪应用实例有：飞机发动机涡轮转子叶片台架试验，用高温应变计测叶片动应力，模拟返回舱结构在起吊和运输过程中动应力测试，空调机管路动应力测试，铁路机车转向架构架动应力测试。
2 动态电阻应变仪的检定步骤由于电阻应变仪的广泛使用，对电阻应变仪进行定期校准或检定，以确保其测量结果的准确、可靠是十分必要的。
根据jjg 623-2005《电阻应变仪》检定规程，动态电阻应变仪后续检定需要检定外观和开关状态、示值误差、非线性误差、标定值误差、衰减误差、频响误差、低通滤波器滤波特性、零位漂移和示值稳定性等项目。
其检定一般步骤和方法如下：（1）按仪器说明书所规定的方法接线，预热，对应变仪外观和开关状态进行检查，然后将动态应变仪进行零位平衡和灵敏度调定。
（2）示值误差检定：若被检应变仪系统由“应变仪+数据采集器+计算机”组成，则需进行该项检定。
用标准模拟应变量校准器给出被检定点的标准应变值，从计算机上读取该应变读数值，计算被检应变仪系统示值误差。
动态电阻应变仪
动态电阻应变仪仪器概述动态电阻应变仪是一种用于测量材料动态应变特性的仪器，主要应用于材料动态力学性能测试、材料高速碰撞试验、爆炸冲击试验等领域。
该仪器利用负载电阻和微弱电压的变化来测量材料的应变特性和变形速率。
工作原理动态电阻应变仪的工作原理是利用材料在受到外力作用时发生的应变使其电阻发生变化。
仪器的测试电路包括电流源、负载电阻、标准电阻和电压输入模块。
当电流通过测试物体时，其电阻随着受力的大小和方向发生变化，可以通过电压输入模块感测到电阻的变化，从而得到受力和应变的关系。
仪器特点动态电阻应变仪具有以下特点：1.高灵敏度：该仪器所采用的负载电阻和标准电阻均具有高灵敏度，可以精确测量材料的微小变化。
2.宽测试范围：该仪器可测试多种材料的动态应变特性，与材料的硬度、密度、形状等因素无关。
3.高精度：该仪器具有高精度、高分辨率的特点，可测量微弱应变信号。
4.易操作：该仪器操作简单，易于掌握，方便实用。
应用领域由于动态电阻应变仪可以对材料动态应变特性进行精确测量，因此在材料科学和工程领域有着广泛的应用。
主要应用于以下领域：1.材料的高速碰撞试验：在汽车和船舶设计中，需要对部件在高速碰撞时的应力和变形进行测试，动态电阻应变仪可以精确测量碰撞时的应变和变形速率。
2.爆炸冲击试验：在军事和民用领域，需要对材料在爆炸冲击下的变形和破坏行为进行测试，动态电阻应变仪可对这些变化进行精确的记录和分析。
3.动态力学性能测试：在材料科学和工程领域，需要对材料的动态力学特性进行测试，例如材料的弹性模量、泊松比、动态损伤特征等。
总结动态电阻应变仪是一种精密测量材料动态应变特性的仪器，在材料科学和工程领域有着广泛的应用。
其高灵敏度、宽测试范围、高精度和易于操作的特点，使其成为材料科学和工程领域不可或缺的测试仪器之一。
《电阻应变仪》课件
应变是指物体在外力作用下发生 的形变，而电阻应变仪则是通过 测量电阻的变化来间接测量应变 。
电阻应变仪的原理
金属丝或应变片在受到外力作用时， 会发生形变，从而导致其电阻值发生 变化。
电阻应变仪通过测量这种电阻变化， 并利用一定的转换关系，可以推算出 物体的应变值。
电阻应变仪的应用
在结构健康监测中，电阻应变仪 可以用于监测桥梁、大坝、高层 建筑等大型结构的应变情况，及 时发现潜在的结构安全隐患。
3
科研领域
在材料科学、生物医学等科研领域，电阻应变仪 的应用将为科学研究提供更加精准的数据支持。
在振动测试中，电阻应变仪可以 用于测量物体的振动位移、速度 或加速度等参数。
电阻应变仪广泛应用于结构健康 监测、压力测量、振动测试、材 料力学等领域。
在压力测量中，电阻应变仪可以 用于测量气体或液体的压力。
在材料力学中，电阻应变仪可以 用于研究材料的力学性能，如弹 性模量、泊松比等。
01
电阻应变仪的结构 与功能
电阻应变片的原理与构造
电阻应变片
由敏感栅、基底、覆盖层和引线 组成，用于将应变转换为电阻变 化。
工作原理
当应变片受到外力作用时，敏感 栅发生形变，导致电阻值发生变 化，通过测量电路检测电阻变化 即可得到应变值。
测量电路的工作原理
01
02
03
桥式电路
将应变片接入惠斯通电桥 ，通过调节电桥平衡，得 到与应变值成正比的电压 输出。
放大器
将电桥输出的微弱电压信 号放大，便于后续的信号 处理和显示。
模数转换器
将模拟的电压信号转换为 数字信号，便于计算机处 理和存储。
电阻应变仪的测量精度与误差分析
测量精度
电阻应变仪原理
电阻应变仪原理电阻应变仪是一种用于测量物体应变的仪器。
它的原理是利用电阻的变化来测量物体的应变。
当物体受到外力作用时，它会发生形变，这种形变会导致物体内部的电阻发生变化。
电阻应变仪就是利用这种变化来测量物体的应变。
电阻应变仪的基本原理是电阻的变化与应变成正比。
当物体受到外力作用时，它会发生形变，这种形变会导致物体内部的电阻发生变化。
电阻的变化量与应变成正比，即电阻的变化量与物体的应变成正比。
因此，通过测量电阻的变化量，就可以得到物体的应变。
电阻应变仪的工作原理是利用电桥原理。
电桥是一种用于测量电阻的仪器，它由四个电阻组成，其中两个电阻是已知的，另外两个电阻是待测的。
当电桥平衡时，电桥两端的电压为零。
当待测电阻发生变化时，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。
通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测电阻的变化量。
电阻应变仪利用电桥原理来测量物体的应变。
它由一个电阻应变片和一个电桥组成。
电阻应变片是一种特殊的电阻，它的电阻值会随着物体的应变而发生变化。
电桥的两个电阻是已知的，另外两个电阻是电阻应变片和待测物体的电阻。
当电桥平衡时，电桥两端的电压为零。
当待测物体发生应变时，电阻应变片的电阻值就会发生变化，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。
通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测物体的应变。
电阻应变仪是一种用于测量物体应变的仪器，它的原理是利用电阻的变化来测量物体的应变。
电阻应变仪利用电桥原理来测量物体的应变，它由一个电阻应变片和一个电桥组成。
当待测物体发生应变时，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。
通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测物体的应变。
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3 了解调幅过程中避免信号失真的必要条件。
（1）开计算机。 （2）双击桌面上的“虚拟实验系统”。 （3）进入“机械工程测量技术基础实验”，点击“开始”。 （4）进入实验，点击实验三“调幅与解调原理”。 （5）出现“调幅与解调原理”对话框。 （6）点击“同步解调”方式。 在fm值不变化时，输入不同的fo值，观察信号波形的变化。 （7）观察信号波形的变化
2调制解调原理
所谓调制就是使一个信号（载波）的某些参数在 另一信号（调制信号）的控制下而发生变化的过 程，输出信号为已调制波。从已调制波中恢复出 调制信号的过程称为解调。
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介绍
调制信号 调制器 放大器 解调器
低通滤波器
输出
振荡器
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所谓调制就是使一个信号（载波）的某些参数在另一信号（调制信 号）的控制下而发生变化的过程，输出信号为已调制波。从已调制 波中恢复出调制信号的过程称为解调。 调制信号： 即被测量。 调制器： 实质上是一个乘法器，将一个高频检波信号（载波）与测 试信号（调制信号）相乘，使高频信号的幅值随测试信号的变化而 变化，实现调幅输出调幅波。调幅的目的是使缓变信号便于放大和 输出。 放大器：对调幅波进一步放大。 解调器：利用载波信号与调幅波的相位比得出原信号的幅值和极性。 此过程为解调。低通滤波器：滤去高频成分，恢复原信号。 振荡器：提供高频振荡信号作为载波。
振荡器
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1）动态电阻应变仪的组成部分： 电桥、放大器、相敏检波器、滤波器、振荡器、电源。 2）动态电阻应变仪各部分的作用如下： 电桥：将应变片电阻的变化转换为电流或电压信号。 振荡器：供给正弦波交流电压作为电桥的工作电压，并通过信号电压对 它进行调幅，输出调幅电压信号送入放大器，同时它也为相敏检波器提供参考电压。 放大器：由于电桥输出的信号非常微弱，必须经过放大器将电桥送来的调幅电压进 行不失真放大。 相敏检波器：它既具有检波器的作用，又能完成辨别被测信号相位（如应变信号的 拉伸或压缩性质）的任务，实现解调。 低通滤波器：由于通过相敏检波后，波形中还包含着载波及其高次谐波，因此需要 通过低通滤波器滤掉被测应变信号以外的高频成分，得到信号的原形。 2调制解调原理 所谓调制就是使一个信号（载波）的某些参数在另一信号（调制信号）的控制下而 发生变化的过程，输出信号为已调制波。从已调制波中恢复出调制信号的过程称为 解调。 2调制解调原理 2018/11/5 所谓调制就是使一个信号（载波）的某些参数在另一信号（调制信号）的控制下而
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结论
一个函数与单位脉冲函数卷积的结果，就是将其 图形由坐标原点平移至该脉冲函数处。所以，高 频余弦信号作载波。把信号x（t）和载波信号相 乘，其结果就相当于把原信号的频谱图形有原点 平移至载波频率f0处，其副值减半，所以调幅的 过程就相当于频谱“搬移”过程。
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2 观察调幅过程的时域及频域波形。
2 观察调幅过程的时域及频域波形。 （1）打开计算机。 （2）双击桌面上的“虚拟实验系统”。 （3）进入“机械工程测量技术基础实验”，点击‘开始’。 （4）进入实验，点击实验三“调幅与解调原理”。 （5）出现调幅与解调原理”对话框。 （6）点击“同步解调”方式。 （7）输入f=100Hz，f0=300Hz。 （8）观察调幅过程的时域、频域波形。
实验目的：
1 掌握动态电阻应变仪的工作原理，观察动态电阻应变仪的各级输 出波形。 2 掌握调制与解调原理。 3 观察调幅过程的时域及频域波形。 4 了解调幅过程中避免信号失真的必要条件
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实验内容：
1 动态电阻应变仪的工作原理及各级输出波形。
ห้องสมุดไป่ตู้
2 观察调幅过程的时域及频域波形。
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三、实验数据处理
1.画出动态应变仪的工作原理图及各级输出波形。 2.利用信号的时、频域波形说明： （1）调制解调原理。 （2）调幅过程出现信号失真的原因。 (3）如何避免失真。
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1动态电阻应变仪的工作原理
试件
电桥
放大
相敏检波
低通滤波
显示记录
3了解调幅过程中避免信号失真的必要条件。
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二、操作步骤
1 动态电阻应变仪的工作原理及各级输出波形。 （1）打开计算机。 （2）双击桌面上的“虚拟实验系统”。 （3）进入“机械工程测量技术基础实验”，点击“开始”。 （4）进入实验，点击实验六“应变参量测试”。 （5 ）出现应变参量测试对话框，点击（二）动态应变仪的工作原 理。 （6）出现“动态应变仪的工作原理”对话框。 （7 ）点击图中被测应变量、载波、调幅波、放大后波形、解调后 波形、还原后波形。 （8）观察各级输出波形。