动态应变仪与静态应变仪的区别_共1页
动态应变仪的使用及应变式测力
五、实验步骤及内容
精调： 予热 30分钟后进行下列调节： a）调节校准调零(CAL ZERO) 使正校/负校(CAL+ CAL-)输出相
准值开关置 1000με(100)， 灵敏度选择(SENS.SELECTOR)置2， 灵敏度微调(SENS.)置大约 5/6 位置， 高频上限(UPPER Hz)置10 KHz， 电源前面板AC/DC开关置DC ， 2V/20V开关置2V， 开启电源,表示1με对应 1mV。 c.将校准值拨到预计的测量值，调节灵敏度选择开关(SENS. SELECTOR)
e、在实际测量中，为了提高被测信号的精度，同时 实现温度补偿，常将应变片组合成半桥、全桥使用， 这时测量值要进行修正，注意应变式传感器不用修正。
5.4 结果的修正：
(1) A1和D1两只应变片组成半桥用于应变测量， 测量结果要被 2 除。
5.4 结果的修正：
(2) 四只应变片同时用做测量片时组成全桥，测量结 果要被 4 除。
实验二 动态应变仪的使用及应变式测力
指导老师 康献民高级实验师
一、目的和要求
掌握动态应变仪的工作原理和使用方法。 掌握电阻应变片在电桥中的接法。 掌握在静载荷下使用应变仪的单点应变测量方法。 学会在动载荷下使用数据采集卡及labVIEW软件
的应变测量分析方法。
二、实验内容
以标准重量进行进行测量。测试应变片传感 器在不同静载重量下应变，分析加载力大小 与应变的关系，要在不同配重下作多次测试 和分析。
JM3840动静态应变测试分析系统(动静态应变仪准动
JM3840动静态应变测试分析系统(动静态应变仪准动动静态应变仪是该系统的核心部分，它能够对材料在动态和静态条件下的应变进行准确测量。
它包括传感器、数据采集系统和控制软件三个主要组成部分。
传感器负责将材料的应变信号转化为电信号，并将其传递给数据采集系统进行处理。
数据采集系统则负责采集、存储和处理传感器的信号，然后通过控制软件进行展示和分析。
控制软件可以实时查看材料的应变情况，并对数据进行处理、分析和保存。
准动是该系统的附加部分，它主要用于对材料在高频动态载荷下进行测试和分析。
准动系统具有高频响应、高速数据采集和高精度测量等特点。
它可以通过在动静态应变仪上加装准动头部件，将材料的动态应变信号转化为电信号，然后进行采集和处理。
准动系统的高速数据采集功能可以实时监测材料在高频动态载荷下的应变情况，帮助用户更准确地评估材料的性能。
1.高精度：该系统采用先进的传感器和数据采集技术，能够实现高精度的应变测量。
它的测量精度可以达到微米级，能够准确地反映材料在不同应变条件下的性能。
2.多功能：该系统可以对材料在动态和静态条件下的应变进行测试和分析。
它可以实时监测材料的弹性变形、塑性变形和断裂行为，为用户提供全面的材料性能评估。
3.易操作：该系统具有友好的操作界面和简单的操作流程，用户可以轻松上手并进行测试和分析。
它还提供了丰富的数据处理和分析功能，方便用户对实验数据进行进一步的研究和评估。
4.高效率：该系统的高速数据采集和快速数据处理功能可以大大提高测试效率。
用户可以实时查看和分析实验结果，快速获取材料的性能参数，节省时间和成本。
综上所述，JM3840动静态应变测试分析系统是一种先进的应变测试仪器，能够实现对材料在动态和静态条件下的性能评估。
它具有高精度、多功能、易操作和高效率等优点，是材料科学研究和工业生产中不可或缺的工具。
动态应变仪与静态应变仪的区别
动态应变仪与静态应变仪的区别
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。
它由测量电桥、放大器、显示仪表和读数机构等组成。
贴在被测构件上的电阻应变计接于测量电桥上。
构件受载变形时，测量电桥有电压输出，经放大器放大后由显示仪表指示出相应的应变值。
静态电阻应变仪每次只能测出一个点的应变。
进行多点测量时可配以预调平衡箱。
所有测点的应变计均预先接在平衡箱各点上，然后靠开关逐点转换接入应变仪。
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5千赫以下。
它由测量电桥、放大器和滤波器等组成。
为了同时测量多个动态应变的信号，应变仪一般有多个通道，每个通道测量一个动态应变信号。
动态应变是随时间而变化的，须将应变的动态过程记录下来，因此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。
一般动态电阻应变仪的输出为电流信号，常配以光线示波器作为记录器，也可配用磁带机作为记录器。
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第5章应变仪
R1 ( R1 R2 )
(b)
U DB ( R R2 ) R1 其中， R1 1 R1 E 。 2
p.3
理论力学
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一、直流电桥
U DB U DB R R3 同理， 2、 R2 R3
（5-5）
由于 R3 R4 ， 于是
R1 R2 C1 C 2
（5-6）
图5-2 交流电桥
可见，要使交流电桥平衡，需同时满足电阻平衡和电容 平衡两个条件。
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理论力学
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三、温度效应的补偿
任何导电材料都有电阻温度效应，即其电阻会随环境温度改变而 变化，应变片丝栅材料也不例外。这种由温度改变引起的电阻变化与 由变形引起的电阻变化叠加，将引起测量误差。 通常温度补偿有三种方式 （1）半桥单片补偿法（半桥外补） ：将一个专用温度补偿片和一个工 作应变片分别接入AB、BC桥臂，联接成半桥的补偿方法。设温度引起 电阻改变而产生的应变值为 ε t ，由式（5-4）可得
而 故
U AB U A U B ,
U DB U D U B U AB U AD [ R1 /( R1 R2 ) R4 /( R4 R3 )]E
R1 R3 R2 R4 ，电桥平衡。若各电阻分别有增量 当 U DB 0 时， R1 、 R3 和 R4 时，输出端有不平衡桥压 U DB 输出。 R2 、
图5-4 载波放大式静态电阻应变仪
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理论力学
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（1）测量电桥 它的功能与直流放大式电阻应变仪相同，电桥输入端的桥压为振荡器 提供的正弦式载波电压。测量电桥包括电阻、电容平衡电路。 （2）读数电桥 要求精度较高的仪器（例如YJ－5型静态应变仪）都设有读数电桥， 它的四个桥臂由高精度的可调电阻器构成，且与测量电桥用同一载波振荡 器供电。读数电桥与测量电桥在输出端是串联的。 当测量电桥因感 受应变而输出一个等幅电压时，指示器指针偏移，调整读数桥桥臂电阻值， 使之输出一个与测量电桥输出电压等幅、相位相反的电压，这两个电压的 迭加结果，使输入放大器的电压为零，指示器的指针又重新指零。读数桥 上各可调电阻的电阻变化换算成相应的应变值。因此，在仪器的刻度盘上 可直接读出应变值。 （3）交流放大器 交流放大器的作用是将测量电桥输出的微弱电压信号放大。 （4）相敏检波器 由于应变仪采用了交流供压载波放大的型式，由放大器输出的信号 是由被测应变信号对载波进行调幅后的调制信号，这个信号虽含有被测信 号的特征，但还不是被测信号的原型，不能分辨应变的性质是正应变还是 负应变。相敏检波器的功能就是使通过相敏检波的调制信号恢复原正负应 变的性质。
5动态应变测量详解
例如：应变波在钢材中的传播速度v 5000 m / s ，给定允
许的相对误差 1的极限频率fmax为：
如果被测动态应变的
fmax
v
l
6
2
78000
Hz
频率远小于此数值，应变 计的动态相应误差可忽略
二、应变计的疲劳寿命
不计。
一般应变计在常温下105 106 动态应变计可达 107 108
（5—14）
n 1,2,,
（5—15）
(t) 0 (an cos2 n f1t bn sin 2 n f1t)
0
1 T
T 0
(t)dt
an
2 T
T 0
(t) cos2 n f1tdt
bn
2 T
T 0
(t)sin 2 n f1tdt
这样，第 n 次谐波的幅值 n 和相位n 可由 an、bn 确定如下
二应变计的疲劳寿命一般应变计在常温下1010动态应变计可达1010寿命与应变幅值有关53动态应变测量的标定和实施应变计一动态应变测量的仪器系统静动态应变计0200hz动态应变计0200khz超动态应变计200khz磁带记录仪频谱分析仪笔式记录仪存储式示波动态数据采集分析系统二动态测量的标定对于工作频率不高的情况1静态标定原理应变值的电标定模拟应变信号标准电信号传输给记录仪原理应变值的机械标定应变仪测量机械装置应变信号传输给记录仪对于较高频率的动态应变2动态标定原理应变仪测量标准试件已知动应变传输给记录仪54动态应变测量中的干扰与防干扰措施一干扰的分类及特点干扰分类干扰特点电磁干扰工频干扰无线电干扰静电干扰测量导线与干扰源之间的漏电容地电压地电流干扰接地保护工厂的高电压雷电测量仪器之间的干扰各仪器的实际载波频率不同二干扰源的检查仪器内部因素本身漂移多台仪器间干扰未加载接线有信号输出表明通过应变计及导线进入标准无感电阻代替应变计若干扰消除则为应变计原因加载后卸载直流干扰若干扰仍在则为外界对导线影响通过移动导线位置或改变走向查找往往发生在发动机或电动机开动或关闭时三抑制干扰的措施电磁静电干扰导线绞扭减少干扰磁通的耦合面积采用三芯四芯屏蔽线地电压地电流干扰信号电路必须一点接地仪器之间的干扰强迫各台仪器载波频率同步调整应变仪的震荡频率使其接近其他干扰措施使用滤波器增大测量导线与干扰源距离对干扰源采取屏蔽接地等应变仪使用供电电池时采用浮空尽可能缩短测量导线长度55动态应变的记录曲线与修正一记录曲线前标定记录h1零线记录曲线后标定记录h2h3h4周期记录长度510511二曲线修正1零线修正与静态应变修正相同原因输出漂移引起零线的移动处理依据零线移动与时间成正比这点计算移动量记录时间零线移动2应变测量值修正56动态应变的数据分析一周期性应变信号根据波形图除了确定应变的幅值和基频f1外还需计算频谱为此将复杂周期应变anbn称为傅里叶系数按下式计算512513514515这样第n次谐波的幅值和相位可由anbn确定如下因此计算周期信号的频谱即为确定时间历程的傅里叶系数
第7章动应变测量
理论力学
第七章
第一节
动态应变测量
动态应变测量系统
一、动态应变测量的特点 1．被测应变的大小和变化规律不能用刻度盘数字或表头 显示，只能通过动态电阻应变仪输出给记录器进行记录；
2．不能用预调平衡箱切换测点进行多点测量，每个测量 电桥都要有一套放大系统，且不能使用公共的补偿片； 3．选择应变片、应变仪和记录器时，要考虑频率响应等 问题；
p.8
理论力学
第四节
动态应变及其频谱
理论力学
动态应变按其随时间变化的性质，可分为确定性的和非确定性的两类。应变 随时间变化的规律能够用明确的数学关系式描述的，称为确定性的，否则既是 非确定性的。确定性的动态应变视其能否用周期性的时变函数来表示，又可分 为周期性和非周期性动态应变。非确定性的动态应变亦称随机性应变。下面对 周期性、非周期性和随机性三类应变作简要讨论。
动态应变仪
采集应变信号
处理、显示 、存储应变 信号
p.6
理论力学
理论力学
二、技术指标 5．采样速率准确度
6．系统不确定度
7．输入漂移 9．系统线性度 10．输出滤波器的截止频率 11．放大器频带宽度
12．桥压
13．自动平衡范围 14．使用环境 15．电源电压
p.7
理论力学
理论力学
三、工作原理
系统框图
a lim
T
1 T
T 0
T
0
(t )dt
2
动态分量可方差s2来描述，即
s lim
2 T
1 T
[ (t ) a ] dt
方差的正平方根称称为标准差，它表示随机性应变在均值附近摆动幅 度的大小。将上式展开可得
(完整版)4-2电阻应变片测量电桥电路
12K1
若应变片灵敏系数近似等于2，则 e 。1这表明，略去非线性部分
所引入的相对误差与被测应变值大小相当。比如应变达到5000με
时，e50 01001 0。 06 可见0.，5% 在一般应变范围内分析应变 100
电桥的输出电压时，只取线性部分是足够精确的。
UU 1E 4 R R 11 R R 22 R R 33 R R 44
U E 4 1 2 R R 1 R R 2 1 2 R R 3 R R 4
R1 R
K01
R2 R
K02
R3 R
K03
R4 R
K04
U E 4 1 2 R R 1 R R 2 1 2 R R 3 R R 4 E 4 0 1 2 K 1 2 1 2 3 4
（1）电阻值的增量可正可负。考虑到测点应变的正负，根据电桥的性
质，在构件上布置应变片时，一般力图使应变电桥相邻桥臂的电
阻变化异号，相对桥臂的电阻变化同号。这样上式中各项相互抵
消，使e最小。
（2）考虑一种最坏的情况，即只有一臂接入应变片，而其他三臂接入
固定电阻，其阻值不变。此时的非线性误差为：
e 1 R1 2 R1
R1 R
K01
R2 R
K02
U E 4 1 2 R R 1 R R 2 E 4 K 2 0 1 2 E 4 0 1 K 2 2
仪 E 4 U 0 K 1 22P M 2P M P
1PM
2 PM
此方案既排除了载荷偏心的影响，又使温度效应得到补偿。
(完整版)4-2电阻应变片测量电桥电路
§4.2 电阻应变片的测量电路
电阻应变片中的电桥线路如图所示。它以应变片或电阻元件作为桥臂， 在电桥中A、B、C、D四个特殊点不能弄混，顶点A、C称为电桥的输入 端（电源端），顶点B、D称为电桥的输出端（测量端）。
动态应变仪使用说明书
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3?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。
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动态应变仪与静态应变仪的区别
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。
它由测量电桥、放大器、显示仪表和读数机构等组成。
贴在被测构件上的电阻应变计接于测量电桥上。
构件受载变形时，测量电桥有电压输出，经放大器放大后由显示仪表指示出相应的应变值。
静态电阻应变仪每次只能测出一个点的应变。
进行多点测量时可配以预调平衡箱。
所有测点的应变计均预先接在平衡箱各点上，然后靠开关逐点转换接入应变仪。
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5千赫以下。
它由测量电桥、放大器和滤波器等组成。
为了同时测量多个
动态应变的信号，应变仪一般有多个通道，每个通道测量一个动态应变信号。
动态应变是随时间而变化的，须将应变的动态过程记录下来，因此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。
一般动态电阻应变仪的输出为电流信号，常配以光线示波器作为记录器，也可配用磁带机作为记录器。