[农学]农业工程测试技术-6.ppt

农业工程测试技术讲义 孙裕晶 2008.11.23 新西兰格言 A house is made of woods and beams, and a family is made of love and dreams. 第6章 应变片测试技术 应变测试系统 测试系统的标定 典型载荷的布片和接桥 应变片传感器的构造和设计 扭矩传感器和集流环 应变片电测系统 6.1 应变测试系统 动态应变测量基本系统 6.1.2 电阻应变仪 直流电桥一斩波交流放大式应变仪方框图 应变仪的电桥 平衡电桥 静态应变仪的电桥 动态应变仪的电桥 应变仪的电桥盒 6.1.3 记录和显示设备 数字显示、记录器有：数字电压表、数字打印机、穿孔机等。 模拟记录方式的记录器种类很多，按其工作原理可大致分为：磁电式(光线示波器、笔录仪)、自动平衡式(X-Y函数记录器)、电子示波器等。 磁带记录器 有数字式和模拟式两种， SC-16型示波器 振动子 光学系统 分格线光路 曲线分辨装置 传动系统 电气系统 磁带记录器 磁带记录特点 工作频带宽。调频方式模拟磁带：直流到400KHz；直接记录方式更高。 测量信号中间存储器，并可根据需要随时将该信号取出来，因而能将测量信号源与记录器、数据处理设备或计算机分开。有利于测量信号的自动化处理。 具有改变时基的能力，可快录慢放或慢录快放。这对于研究瞬间过渡过程，是十分方便的，也便于研究变化缓慢的工作过程。 记录在磁带上的信号可立即重放，记录在磁带上的信号亦可长期保存和多次重放。 磁带具有可反复使用。 信号噪音比高，线性好，零点漂移小，不怕过载并能实现多路信号同步测量。 其它记录仪器 示波器 函数记录仪 计算机 6.2 测试系统的标定 基本概念 电阻应变测试系统的电标定 测试结果的读取 测试系统静态标定基本概念 静态标准条件 指没有加速度、振动、冲击(除非这些参数本身就是被测物理量)及环境温度一般为室温(20±5℃)，相对湿度不大于85％，大气压力为100 kPa的情况。 静态特性标定的方法 电标定 机械标定 电阻应变测试系统的机械标定方法 ① 测量范围分成若干等间距点； ② 根据量程分点情况，由小到大逐渐输入标准量值，并记录各输入值对应输出值； ③ 由大到小逐渐减少输入值，同时记录与各输入值相对应的输出值； ④ 按②、③所述过程，对传感器进行正、反行程往复循环多次测试，将得到的输出——输入测试数据用表格列出或画成曲线； ⑤ 处理测试数据，确定系统线性度、灵敏度、滞后和重复性等静态特性指标。 电阻应变测试系统的电标定 在桥臂上并联大电阻来模拟试件变形的办法叫打电标定。 ΔR=KεR 电标定 打电标定不仅能给出应变值的测量比例尺，还可以给出应变的正负号，这就要求接桥时一定要将测量应变片接在电桥盒上的1、2两接线柱间，补偿应变片接在2、3两接线柱间。此时电桥的输出信号若和打正电标定时电桥输出的方向相同，说明测量应变片的应变符号为正，否则为负。 通过点标定还可以检测测试系统工作状态。 动态电阻应变仪的电标定，一般是按应变片的灵敏系数K=2.O、阻值R=120欧姆设计的。当使用的应变片K≠2.O或R不等于120欧姆时，应对根据应变仪电标定确定的测量结果进行修正。 机械标定数据记录和处理 系统标定总结 在进行机械标定时，需同时打应变仪的电标定； 在进行机械标定和实测时，仪器必须处于相同的工作状态； 测量系统的各个环节，即使象连接导线等这这样不很主要环节，在标定和测量时应完全一致，不得有任何变动； 实测记录过程：应变仪电桥调平衡后，先在记录纸上记录一段零线，并根据测量范围打电标定(打电标定时需正、负电标定都打)，以便给出标准应变信号，然后进行实测记录。并于实测后再打一次电标定，得到录曲线。 温度影响的补偿方法 应变片自补偿法 应变片补偿法 桥路补偿法 6.3 典型载荷布片与接桥 单向拉伸(压缩)载荷 弯曲载荷的测量 同时受拉伸(压缩)及弯曲载荷 剪力的测量 扭矩的测量 典型载荷布片与接桥 输出结果 典型载荷布片与接桥 拉弯组合应力布片和接桥 组合应力应变分析方法 典型载荷布片与接桥 扭矩测量布片 柱形、筒形应变片传感器布片方法 布片 接桥 典型传感器结构 梁式弹性原件应变片传感器 环形弹性元件 扁环和八角环传感器 膜片式压力传感器 6.5 扭矩传感器和集流环 集流环 轴通径向刷式集流环 端面刷式集流环 感应式集流环 集流环外环的固定方法 电刷式 水银式 电磁感应式 轴通四线水银集流环 * * 被测量 电桥 应变片传感器 应