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SDY2101动态应变仪故障及解决方案

2014-8-16  阅读(3087)

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生产厂家;上海乐傲试验仪器有限公司

型号;SDY2101

用途;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。

特点;体积小、重量轻,便于携带和搬运

SDY-2101 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。

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。 

SDY2101型动态应变仪具有如下特点:
1、    多通道组合,可以2、2、6、8通道组合,体积小。
2、    采用直流供桥,电桥采用六线制,有长导线补偿功能。
3、    频带宽、校准方便。
4、    由于器件集成度高,因此电路结构简化,性能稳定可靠。

SDY-2101 动态应变操作前准备

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。
   注意:若选择直流供电时(通常仪器没有直流供电),交流供电开关必须置于“关”的位置。若选择交流供电时,直流供电必须置于“关”的位置。 
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”,电源即接通。这时再将要使用的通道电源开关置于“开”,随即该通道的前面板的工作指示灯亮,进入工作状态。
③ 使用直流12V供电时,将直流电源线有五芯航空插头的一端插入电源后面板直流12V插座,旋紧。另一端的“+”线接蓄电池的正极,“-”线接负极。直流电源开关置“开”,电源即接通。这时再将要使用的通道电源开关置于“开”,随即该通道的前面板的工作指示灯亮,进入工作状态。
④ 各通道的电源开关为省电而设置,在直流供电时更为重要。把不使用的通道的电源置于“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。

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,下设二开关,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。右边是面板表的量程选择开关,设有满量程2V和20V两档。平时应放在20V档为好,在小于2V的小信号测量时才使用2V档,面板表是直流电压表,在动态测试中也会采集到忽大忽小的交流信号,于是仪表显示的数字乱跳,并无指示意义,这时量程开关置“0”位,即输入接地,显示为000。
② 输出检测设置在后面板上,通过通道选择开关与各通道输出相连,当通道选择开关选择1—10各通道时,输出检测即输出相应1—10通道的输出信号值,这样巡检时省去改换输出线的麻烦。
(2)放大通道部分
① 电桥平衡
各通道通电前已接入组成全桥的桥盒,开启后面板上电源开关,该通道进入工作状态,绿色指示灯亮,将功能转换开关置于“测量”位置,增益开关放在欲选择的档位,比如“1”,按动“自动”电桥平衡按钮,这时“20V”档面板表上变成只有几十毫伏零点,电桥已被平衡,等预热15分钟后,再按动“自动”电桥平衡按钮,可多按几次,取zui小的,面板表放在2V档,然后调整“电桥平衡微调” 电位器,使零点值zui小,这时放大器达到了理想的平衡状态。
    “电桥平衡微调”电位器在使用过程中,有可能调到两边极点还未平衡,这时应该回调一段(零点会增大),再重新按动自动平衡,调整“电桥平衡微调” 电位器,使放大器达到理想的平衡状态。
② 增益选择
        放大通道的增益开关设置0,1/20,l/10,1/5,1/2,1六档,增益微调(微调用小镙丝刀来调节)可使被测信号有一个合适的输出幅度,使测量更准确。为此,预测被测输出电压值或应变量是必要的。每个通道放大器放大倍数约6000倍,若桥压为2V,单只应变片产生1με    时,输出约6mV峰值电压,100με  产生约0.6V峰值电压,用户可以根据预计的应变产生值来选择增益开关位置。增益开关为“1”时,增益约为6000倍,“1/2”时增益约为3000倍,依此类推。顺时针调节“增益微调”电位器,增益变大,逆时针调节增益减小,zui小增益约为zui大增益的“1/2.5”倍。桥压增加,相当于系统增益加大,即若桥压为2V时,对被测信号增益6000倍,则桥压为4v时,系统实际增益变为12000倍。请参照表1,选择各增益和桥压档位以及可测应变范围。
表1
增益开
关位置    增益
微调    测量应变范围(με  )
        桥压2V    桥压4V    桥压8V
1    zui大    5-1300    3-650    2-325
    zui小    13-3250    7-1600    4-800
1/2    zui大    10-2600    5-1300    3-650
    zui小    26-6500    13-3250    7-1620
1/5    zui大    25-6500    13-3250    7-1620
    zui小    65-16250    33-8100    17-4050
1/10    zui大    50-13000    25-6500    13-3250
    zui小    130-32500    65-16200    33-8100
1/20    zui大    100-26000    50-13000    25-6500
    zui小    260-65000    130-32500    65-16250
在连续信号测量时,还可以通过观察过荷灯来适当调节增益,即用增益开关粗调,用仪器所配带的小镙丝刀对“增益微调”电位器进行调节,以保证仪器输出不过荷(过荷会造成被测信号失真),而输出信号又比较大。
③ 校准值给定
       “校准”开关相当于在每个通道内设置了一个简易标准应变模拟仪,用以方便的校准出被测应变值大小。例如:校准置“+500με ”时,仪器的输出为2.00V,置“测量”档,仪器输出信号峰值也为2.00V(用记录设备或峰值表测出),则说明测量信号的应变值为+500με    。
为使校准更准确,校准前先将校准开关置“0”位,校准调零后再选择不同的应变值进行正负校准。
校准通常在测量开始前进行,校准值应放置到预期的应变值附近,仪器给出正校或负校,都应使系统连结起来进行一段记录,本装置允许在连续测量过程中“随时校准”,不会造成被测量信号与校准信号的叠加,这对于长时间被测应变片或传感器总处于负荷情况下校准尤为方便。
        校准完成后功能选择开关放在“测量”位置,进行正常信号测量。测量过程中各旋钮位置不应再变动。
④ 低通滤波器档位的选择
    仪器带有二阶Butterworth型有源低通滤波器,截止频率(Hz)分为10,100,300,1k,10k,F(80kHz) (-3dB±1dB)。
    为了滤除测量信号中不必要的频率分量,应将滤波器开关置于高于被测信号5—10倍的截止频率处,这样即可滤掉不必要的频率分量又保证被测量的信号无衰减。
⑤ 桥压选择
通道后面板设置了桥压选择2V、4V、8V,通常出厂时置 “2V”档,建议根据桥路电阻值大小,按表2选择相应桥压。
表2
桥压
(V)    桥路电阻(Ω)
    60    120    350    1000
2    ∨    ∨    ∨    ∨
4    ╳    ∨    ∨    ∨
8    ╳    ╳    ∨    ∨
   提高桥压可以增大仪器灵敏度,为小信号测量提供方便。
在直流12V蓄电池供电时,时间久了电压会下降很多,致使8V桥压不稳定,所以在直流12V供电时建议不使用8V桥压。
⑥ 桥路的连接
  桥盒是应变测量元件与应变仪连接的桥梁。熟悉桥盒的结构及连接方法是十分必要的。图4给出了桥盒引线结构,R1,R2,R3是放在桥盒内的120Ω精密线绕电阻,作为辅助桥用。图5给出了1/4桥到全桥的连接方法,在(a)、(b),(d)的连接方式中,必须使用120Ω的应变片,才能保证电桥平衡。在实际测量时,应变片的连线,桥盒接线柱之间的短路线都要尽可能用烙铁焊接。为防止外部电磁干扰,特别是50Hz干扰,桥盒与应变片之间用屏蔽线。遇到干扰严重,譬如集流环转接时,桥路干扰可能很大,可采用图5中的三线式接法予以降低。
在测量点远离仪器条件下,为了保证校准值的准确度,可采用六线制接法,即在桥盒插头和仪器桥路输入插座之间引入需要长度的七芯(或六芯)电缆,两端配接相应的七芯转接插头,即1~1,2~2…..6~6,第7~7脚接屏蔽线,多余芯线可剪去。

⑦ 应变片灵敏度系数的修正
本仪器设计使用的应变片灵敏度系数K=2.00,若使用的灵敏度系数为Kp的应变片,实际的应变值为:
式中:εp  为实际的应变值;εc为测得的应变值;
          Kp使用电阻应变片的灵敏系数。
⑧ 仪器各通道设有过荷指示灯
当信号峰值大于8.5V时,红色过荷指示灯闪亮,标志信号已经过荷,此时适当的降低增益,以保证仪器在信号不过荷的情况下正常工作。
⑨ 预热
仪器在接通电源后即进入工作状态,为了保证稳定运行及测试的准确性,仪器应预热10―15分钟,对于小信号或长时间测量,则需要预热30―60分钟。预热完毕,即可进行测量。
三、技术指标
1、通道数:2,4,6,8等多通道组合。
2、适用电桥电阻:60Ω~1kΩ。
3、供桥电压:2V,4V,8V(电流不小于33mA)
4、应变系数:K=2.00。
5、平衡范围:使用电桥电阻的±1%(约±5000με   )
微调范围:±100με    。
6、平衡方式:自动平衡;平衡时间约2秒,
平衡保持时间约72小时。
7、输入阻抗:大于100MΩ。
8、灵敏度:1.2V/100με    (桥压4V)。
9、非线性度:小于±0.1%F•S。
10、应变校准值(με )  :±100、±200、±500、±1000、±2000。
校准误差:不大于校准值的±0.5%(zui小±2με   )
11、增益:0、1/20、1/10、1/5、1/2、1共六档。
增益微调1~1/2.5。
         增益误差:不大于±0.5%F•S。
12、频响:DC~80kHz (+0.5dB,-3dB±1dB)。
          DC~35kHz (±0.5dB)。
13、低通滤波:为二阶有源Butterworth低通滤波器。
截止频率(Hz):10、100、300、1k,10k,F(-3dB±1dB)。
截止特性:-12dB/倍频程。
14、输出电压:峰值±8.5V(5mA)
15、信噪比:不小于50dB(增益zui大、低通在F档)。
16、共模拟制比:100dB。
17、稳定性:零点漂移小于±0.5%F•S±1με (4小时)。
           灵敏度变化小于±0.2%F•S(4小时)
18、供电:交流220V(±10%),50Hz;直流12V,约40W。
19、工作环境:温度 0℃~+40℃  相对湿度小于80%。
20、外型尺寸:四通道(D×W×H) 295×232×150mm3
六通道(D×W×H) 295×298×150mm3
八通道(D×W×H) 295×364×150mm3
四、注意事项
1、    用户在使用本仪器之前,请仔细阅读使用说明书,避免连线或操作错误。
2、    仪器尽可能在规定的环境下使用,尽量不要让仪器在阳光下曝晒。
3、    避免在高温下使用,这样会降低桥路或放大器的对地绝缘电阻,会造成较大的零漂而使系统不稳定,个别情况下使测量无法进行。
4、    不允许在有强烈腐蚀性气体或大量尘埃的环境中使用或保存仪器。
5、    电源接通后,必须在测试过程中始终保证电源电压按说明书给定的范围内变化。
6、    测量过程中不允许按动自动平衡按钮。
7、    测量时的温度补偿应变片要贴在测量片相同的材料上,且测量片与补偿片要同一材料同一阻值同一环境温度,避免阳光曝晒,对地绝缘电阻在500MΩ以上。
8、    尽量缩短应变片与桥盒之间的测试连线,使用同轴电缆做测量导线时,屏蔽层不能做为一条测量导线,而只能做屏蔽保护连到桥盒的接地端,对金属试件,要与应变仪桥盒地线端连接良好以减小工频干扰。
      测量导线应远离干扰源,如变压器,电机,大型用电设备及动力线等。测量导线在连接时要尽可能采用对称结构安装,这样既有利于电桥平衡,又有利于抗干扰,尤其是在长导线测量时更为必要。
9、    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,常将应变片组合使用,这时测量值要进行修正,注意应变式传感器不用修正。
(1) Al和Dl两只应变片用于应变测量如图6,测量结果要被2除即:

故障及解决方案

  1. 噪声干扰,应考虑以下情况:

感应干扰:在应变仪附近有大的漏磁设备(如大型电机、变压器、磁饱和稳压器等),感应噪声可能引入测量电路中,可采用下列方法:将应变仪及桥路连接线远离上述设备;被测物完好接地并将应变仪连到相同的地上。

电位干扰:当被测物存在DCAC电位时,会出现电位干扰,这种情况下应变仪的良好接地并不是总能带来好的效果,问题的解决可能是将被测物与应变仪连好而实现。

当然,感应干扰和电位干扰很少能用单一的方法解决,往往是试用不同的方法来看看能否取得良好的效果。

  1. 零点不能平衡

主要表现是电源通道上公用表头有指示,过荷灯总亮。问题可能是出现在输入插头到传感器(应变片)这一端,一是传感器断路或短路;二是传感器到插头之间的连接电缆断路,有条件时换一个好的传感器或桥盒试一试,若仍然不能平衡,问题可能出在仪器本身,请与生产厂家。

  1. 零点漂移大

在零点平衡后,无应变信号而零漂大时,检查传感器和连接线是否绝缘电阻下降,传感器温度补偿较差或桥盒内的固定电阻变质等原因。有条件时换一个好的传感器或桥盒试一试,结果零点仍然大,问题可能出在仪器本身,请与生产厂家。

  1. 电源接通,仪器却不工作

电源接通时,过荷灯或工作灯不亮,指示表也无任何显示,请检查保险丝和电源连接线,若都是好的,请与乐傲。

仪器附件       

  1. 电源线 一条;
  2. 输出线(每通道)一条;
  3. 输入桥盒(每通道)一个;
  4. 保险管一个;
  5. 小螺丝刀 一把;
  6. 产品说明书 一份。

注意事项

1.由于产品繁多流动量大,偶尔会有缺货的情况,所以在确定购买此产品之前,请先与乐傲仪器取得,看是否有现货.一般情况是不会缺货的,如有断货我们会及时通知您,还请问清楚好些,已免耽误你的急用。

2.欢迎您,提出疑问,让我们对产品本身或其它事项达成一致认识.已免造成不必要的麻烦.

3.本公司所有产品都是真实报价,一分质量一分价格,本公司所售商品整机均质保壹年,免收上门服务费。本公司秉承质优价廉的原则。只销售合格产品,只销售高性价比的产品。

 

 

 

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