[實(shí)用新型]便攜式多量程電阻應(yīng)變變送器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320016696.8
• 申請(qǐng)日: 2013-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN203037208U
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊彥從;彭瑞東;盧其威;張思韜;周東東;褚志祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01B7/16
• 分類號(hào): G01B7/16
• 代理公司: 北京雙收知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 左明坤

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及儀器儀表技術(shù)，特別涉及一種便攜式多量程電阻應(yīng)變變送器。

背景技術(shù)

目前，恒壓式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，成為一種最為普遍的應(yīng)變測(cè)量方式，配合各種A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)及數(shù)字采集技術(shù)，可以方便的存儲(chǔ)顯示電阻應(yīng)變值。但在配合材料實(shí)驗(yàn)機(jī)應(yīng)用方面，還存在一些功能的冗余交疊，與實(shí)驗(yàn)機(jī)量測(cè)信號(hào)的同步也經(jīng)常面臨困難。

通常在實(shí)驗(yàn)過程中需要同步采集載荷、位移、應(yīng)變等數(shù)據(jù)，有時(shí)還需要同步拍攝照片或記錄聲發(fā)射信號(hào)等其它信息。除了特定的引伸計(jì)，電阻應(yīng)變片的量測(cè)信號(hào)一般不能直接輸入到試驗(yàn)機(jī)中，因此通常會(huì)利用電阻應(yīng)變儀來記錄應(yīng)變數(shù)據(jù)。但由于有的試驗(yàn)機(jī)沒有載荷等信號(hào)的輸出功能，或者電阻應(yīng)變儀沒有載荷等信號(hào)的輸入功能。這就使得電阻應(yīng)變的量測(cè)信號(hào)不能很好的與載荷等信號(hào)同步，需要人工比對(duì)兩組數(shù)據(jù)來同步。另外，即便可以將載荷等信號(hào)輸入到電阻應(yīng)變儀中，局限于應(yīng)變儀的功能，往往也不能實(shí)時(shí)顯示試驗(yàn)曲線，更為關(guān)鍵的是不能根據(jù)應(yīng)變信號(hào)控制實(shí)驗(yàn)過程。因此最佳的解決方案是將電阻應(yīng)變儀的應(yīng)變量測(cè)信號(hào)輸入到試驗(yàn)機(jī)控制器或控制主機(jī)中。許多實(shí)驗(yàn)機(jī)，特別是高性能的實(shí)驗(yàn)機(jī)，都會(huì)提供多路外部信號(hào)的輸入接口，可以采集直流電壓信號(hào)。而目前一些電阻應(yīng)變儀也提供了輸出接口，可以將應(yīng)變信號(hào)以電壓信號(hào)形式輸出到實(shí)驗(yàn)機(jī)，不過這樣一來，應(yīng)變儀的A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)顯、存儲(chǔ)等功能就顯得有些多余。所以對(duì)于材料實(shí)驗(yàn)機(jī)，只需一種能將電阻應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)的裝置，這與各種配合引伸計(jì)使用的專用放大板的功能類似。不過不同的是：引伸計(jì)中的電橋經(jīng)過精心設(shè)計(jì)和嚴(yán)格工藝控制，放大板按此量身定做放大電路，以保證測(cè)量信號(hào)的穩(wěn)定可靠；而試驗(yàn)中的電阻應(yīng)變片可能組成各種形式的橋路，信號(hào)強(qiáng)弱與試樣變形密切相關(guān)，且往往初始橋路是不平衡的。因此在將電阻應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)時(shí)需要精心設(shè)計(jì)放大電路及濾波電路。

另外，目前通用的電阻應(yīng)變儀通常具有較大的量程以滿足較大應(yīng)變的量測(cè)需要，這對(duì)金屬、混凝土等材料基本適用。但對(duì)于許多巖石材料，應(yīng)變往往很小，因此測(cè)量誤差相對(duì)較大。如何更加可靠的實(shí)現(xiàn)微小應(yīng)變信號(hào)的精確測(cè)量也是一個(gè)亟需解決的問題，這就需要通過多級(jí)放大電路及調(diào)整放大比來實(shí)現(xiàn)。在一些電阻應(yīng)變儀中，因?yàn)橐话銜?huì)用到單片機(jī)，所以可以選擇可編程增益控制放大器，通過程序調(diào)節(jié)增益來改變放大比以適用于不同量級(jí)信號(hào)的測(cè)量。但對(duì)于沒有單片機(jī)的變送器，就不能通過程序來控制放大比了，需要直接從硬件電路入手來調(diào)節(jié)放大比以適用于不同的量程。

所以，目前電阻應(yīng)變儀的問題是存在體積較大，不利于多點(diǎn)分布測(cè)量，而且放大倍數(shù)單一且偏小，不利于微小應(yīng)變信號(hào)測(cè)量等不足。

從實(shí)驗(yàn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)來看，模塊化的架構(gòu)逐漸成為主流，試驗(yàn)機(jī)控制器或控制主機(jī)的信號(hào)采集部分已逐漸向通用型演化。采集卡插在控制器或控制主機(jī)上，用以采集電壓或電流信號(hào)。各種專用變送器與各種傳感器相連將信號(hào)傳送到采集卡。對(duì)于各種基于電阻應(yīng)變信號(hào)的傳感器，如大部分載荷傳感器、變形引伸計(jì)等都可以通過便攜式多量程電阻應(yīng)變變送器將信號(hào)輸入到采集卡。因此研發(fā)設(shè)計(jì)一種通用的便攜式多量程電阻應(yīng)變變送器具有重要意義，實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻應(yīng)變片信號(hào)的測(cè)量，也用于各種基于電阻應(yīng)變信號(hào)的傳感器,這有利于設(shè)備組件的模塊化，為各組件的后期維護(hù)提供便利,是便攜式多量程電阻應(yīng)變變送器面臨的新的技術(shù)課題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種便攜式多量程電阻應(yīng)變變送器，結(jié)構(gòu)簡單合理，外形小巧便攜，適用于各種電橋連接形式，具有可變量程，可以對(duì)不同量級(jí)的電阻應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行精確測(cè)量，以滿足通用性的使用要求。