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上海乐傲试验仪器有限公司
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SDY2101动态应变仪故障及解决方案
2014-8-16 阅读(3090)
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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
- 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DC或AC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。
- 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。
- 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。
- 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
- 电源线 一条；
- 输出线（每通道）一条；
- 输入桥盒（每通道）一个；
- 保险管一个；
- 小螺丝刀 一把；
- 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。
