GK-4450型位移傳感器安裝使用手冊(REV-F)

1、PAGE 2GK-4450振弦式位移傳感器操作使用手冊( Rev F, 3/00)北京市北美儀器咨詢有限公司譯_ PAGE 1GK-1600鋼尺式收斂計使用手冊 地址：北京宣武區(qū)廣安門外馬連道11號一商大廈1025室郵編：100055網(wǎng)址：電話63341565傳真子郵件：info PAGE 3GK-1600鋼尺式收斂計使用手冊 GK-4450位移傳感器操作使用手冊 PAGE 13目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc33707370 1概述 PAGEREF _Toc33707370 h 1 HYPERLI

2、NK l _Toc33707371 1.1工作原理 PAGEREF _Toc33707371 h 1 HYPERLINK l _Toc33707372 2.安裝 PAGEREF _Toc33707372 h 1 HYPERLINK l _Toc33707373 2.1 初步測試 PAGEREF _Toc33707373 h 1 HYPERLINK l _Toc33707374 2.2 位移傳感器的安裝 PAGEREF _Toc33707374 h 2 HYPERLINK l _Toc33707375 2.3 電纜的連接 PAGEREF _Toc33707375 h 3 HYPERLINK l

3、_Toc33707376 2.4 電氣干擾 PAGEREF _Toc33707376 h 3 HYPERLINK l _Toc33707377 2.5 初始讀數(shù) PAGEREF _Toc33707377 h 3 HYPERLINK l _Toc33707378 2.6 雷擊防護(hù) PAGEREF _Toc33707378 h 4 HYPERLINK l _Toc33707379 3.讀取數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc33707379 h 5 HYPERLINK l _Toc33707380 3.1 GK-401讀數(shù)儀的操作 PAGEREF _Toc33707380 h 5 HYPERLINK l

4、 _Toc33707381 3.2 GK-403讀數(shù)儀的操作 PAGEREF _Toc33707381 h 5 HYPERLINK l _Toc33707382 3.3 溫度測量 PAGEREF _Toc33707382 h 6 HYPERLINK l _Toc33707383 4.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 PAGEREF _Toc33707383 h 7 HYPERLINK l _Toc33707384 4.1 位移的計算 PAGEREF _Toc33707384 h 7 HYPERLINK l _Toc33707385 4.2 溫度的修正 PAGEREF _Toc33707385 h 7 HYPERLIN

5、K l _Toc33707386 4.3 環(huán)境因素 PAGEREF _Toc33707386 h 9 HYPERLINK l _Toc33707387 5. 故障排除 PAGEREF _Toc33707387 h 10 HYPERLINK l _Toc33707388 附錄A技術(shù)特性 PAGEREF _Toc33707388 h 12 HYPERLINK l _Toc33707389 附錄B-半導(dǎo)體溫度計溫度推導(dǎo)公式 PAGEREF _Toc33707389 h 13 1概述1.1工作原理4450位移傳感器主要用于基康A(chǔ)系列多點位移計中，它包括經(jīng)過嚴(yán)格熱處理的振弦檢測元件，一根一端與振弦連接，

6、另一端與滑動桿相連的消除了應(yīng)力的彈簧組成。該結(jié)構(gòu)完全密封，并能在250Psi（約1.7Mpa）的壓力下工作。隨著滑動桿的拉動，彈簧開始伸長并引起振弦張力的增加，同時引起鋼弦的振動頻率產(chǎn)生改變，張力與彈簧的伸長成正比。因此，位移的變化可以通過測量鋼弦的張力即鋼弦的振動頻率變化來實現(xiàn)，用振弦式讀數(shù)儀可以非常準(zhǔn)確地完成測量。儀器電纜線圈與熱敏電阻尼龍扣滑動桿外筒安裝螺絲定位槽定位銷圖14450位移傳感器示意圖注意：不可轉(zhuǎn)動位移傳感器的滑動桿，這可能導(dǎo)致傳感器的永久損壞！滑動桿上的定位銷與外同上的定位槽則起調(diào)整定位的作用。2.安裝2.1初步測試收到該設(shè)備后，即應(yīng)用測量儀表對傳感器作適當(dāng)?shù)貦z查。滑動桿出

7、廠時通常以被拉出大約50量程的位置就位（見圖1），原因是傳感器在保持一定張力的情況下，在運(yùn)輸圖中起保護(hù)作用。把傳感器連接到讀數(shù)議上，讀數(shù)應(yīng)該是穩(wěn)定的，其頻率模數(shù)大約在40005000字范圍內(nèi)。當(dāng)去掉尼龍扣后，滑動桿會彈回外筒內(nèi)，此時讀數(shù)應(yīng)該是20003000之間。注意，通常在定位銷落入定位槽時，往往不能獲取讀數(shù)，此時只要將滑動桿拉出510mm后即可得到正確讀數(shù)。當(dāng)為了檢查傳感器是否正常而將傳感器的滑動桿拉出時，務(wù)必不得將滑動桿拉出量程的范圍。當(dāng)然也可用歐姆表來檢查儀器的連續(xù)性，線圈間的電阻大約是18010，檢查時應(yīng)考慮電纜的電阻，GK2-250V6電纜的電阻大約是48.5/kM。導(dǎo)線與屏蔽間的

8、絕緣電阻應(yīng)該超過20M。2.2 位移傳感器的安裝1. 先將傳感器滑動桿上的尼龍扣去掉，使定位銷落入定位槽中，以避免安裝過程中內(nèi)部振弦的扭轉(zhuǎn)。2. 將傳感器小心插入要安裝的基座中與測桿接頭對正后，用大號平口螺絲刀頂住后端的安裝螺絲槽口，將傳感器擰入測桿連接頭直到緊固。3. 將黑紅導(dǎo)線接至讀數(shù)議上，讀數(shù)議置“B”擋。4. 緩慢地向外拉動傳感器管體，使管體上的定位槽脫離滑動桿上的定位銷，注意保持傳感器不能轉(zhuǎn)動。5. 繼續(xù)拉動傳感器，直到在讀數(shù)議儀上獲得所需讀數(shù)(調(diào)節(jié)量參見表1,實際應(yīng)用以現(xiàn)場要求確定)。6. 緊固傳基座上的傳感器固定錨，同時注意傳感器不被轉(zhuǎn)動。傳感器類型變化量最小讀數(shù)最大讀數(shù)中間范圍

9、1/3 壓縮量1/3 拉伸量1/3 拉伸量1/3 壓縮量標(biāo)準(zhǔn)型12, 25, 50 mm5,00020007000500065004000細(xì)長型12, 25, 50 mm10,000300013000800060009000標(biāo)準(zhǔn)型100, 150 mm5,00020007000500065004000表14450型位移傳感器讀數(shù)范圍及定位函數(shù)2.3電纜的連接在電纜的連接中，要預(yù)留足夠的長度保證電纜不被拉斷或影響測量。同時，電纜的防水也很重要，建議采用環(huán)氧基接線套件，如3M Scotchcast 82-A1電纜連接套件，這些套件使用簡單方便，廠家均有供應(yīng)。2.4 電氣干擾當(dāng)布置電纜時應(yīng)仔細(xì)，要盡

10、可能遠(yuǎn)離干擾源，如交流電源線、發(fā)電機(jī)、機(jī)動車、電焊機(jī)等等。觀測電纜不要埋設(shè)或通過電力電纜，這樣才可獲得穩(wěn)定的讀數(shù)。關(guān)于基康讀數(shù)儀或數(shù)據(jù)采集設(shè)備使用的濾波器，請與廠家聯(lián)系。 2.5 初始讀數(shù)初始讀數(shù)的獲取必須根據(jù)安裝時的溫度詳細(xì)記錄，這些讀數(shù)對其后的變形計算具有重要的參考價值。 2.6 雷擊防護(hù)4450型振弦式位移傳感器不同于基康其它類型為數(shù)眾多的設(shè)備那樣，沒有設(shè)任何必要的雷擊保護(hù)元件，如Transzorbs或等離子浪涌放電器。通常雷電的直接擊中的幾率很小，但因雷擊產(chǎn)生的跨步電壓卻對傳感器造成潛在威脅。通常這不是個問題，然而如果設(shè)備電纜也無保護(hù)裝置，當(dāng)有雷電時往往有可能造成儀器的損壞。因此有下列

11、建議：如果傳感器與終端盒和多路集線箱連接，可以考慮在終端盒或多路集線箱內(nèi)安裝放電裝置。終端盒與多路集線箱在基康均有供應(yīng)，設(shè)備已為這些元件預(yù)留有現(xiàn)成的安裝位置。由基康提供的雷電保護(hù)板LAB-3（選裝件）可以直接安裝在傳感器附近，該裝置有可拆卸的頂蓋，以便保護(hù)板損壞時，用戶可以自行更換受損元件或保護(hù)板。此外在外殼上還設(shè)置了接地端子，參見圖2，有關(guān)詳細(xì)信息可與廠家接洽。等離子浪涌放電器可以由環(huán)氧樹脂密封后以靠近傳感器的方式安裝在電纜連接處。再用一接地母線把它接入大地，接地裝置可以是金屬棒或其它接地線纜。終端箱/多路集線箱接地棒儀器電纜地面LAB-3套件LAB-3保護(hù)板U4450位移傳感器（安裝在保護(hù)

12、罩內(nèi)）多點位移計圖2推薦的雷電保護(hù)示意圖3.讀取數(shù)據(jù)3.1 GK-401讀數(shù)儀的操作GK-401是所有振弦位移傳感器的一種基本的讀數(shù)議。可以采用讀數(shù)儀接線夾或在終端盒采用連接器的方式連接來讀取數(shù)據(jù)。黑紅線夾用于連接振弦信號，藍(lán)線用于連接電纜的屏蔽線。 1.打開讀數(shù)議，把顯示選擇器置“B”擋，此時讀數(shù)儀以“字”為單位表示。 2.打開電源，讀數(shù)顯示在顯示屏上。在讀數(shù)時，最后一位數(shù)可能要變化一、兩個字，記錄顯示的數(shù)據(jù)。如果顯示為多個零或讀數(shù)不穩(wěn)，參見第5節(jié)故障排除的建議。 3. 讀數(shù)儀在大約4分鐘后自動關(guān)閉，以節(jié)省電源。3.2 GK-403讀數(shù)儀的操作GK-403讀數(shù)儀能夠直接顯示傳感器的溫度，并且

13、能夠儲存?zhèn)鞲衅鞯淖x數(shù)，同時還可利用儀器的率定系數(shù)將讀數(shù)轉(zhuǎn)化為工程單位，詳細(xì)信息可參照GK-403的使用手冊。下面將闡明如何利用“B”檔讀取傳感器的數(shù)據(jù)。將顯示選擇開關(guān)設(shè)在“B”檔。將黑、紅線夾分別與傳感器電纜的對應(yīng)顏色的芯線相連接，藍(lán)色接屏蔽線。接通電源后，顯示窗將顯示讀數(shù)（頻率模數(shù)與溫度），讀數(shù)值最后一位變化在1-2個數(shù)字以內(nèi)。顯示為零時，可能錯接或可能儀器壞了，或電纜故障，也可能是由于強(qiáng)電干擾所致。若是后一種情況，連好地線或屏蔽線。如果仍然沒有信號，就要檢查故障產(chǎn)生的其它原因。大約4分鐘后，讀數(shù)儀會自動斷電。3.3 溫度測量每支（組）振弦式位移傳感器都裝有一支熱敏電阻以測量溫度。熱敏電阻的

14、阻值隨溫度變化而變化，通常綠、白導(dǎo)線連接在熱敏電阻上。在沒有可以直接測量傳感器的溫度的情況下（如GK401），采用如下方式測量。1.將一臺歐姆計與熱敏電阻的兩根導(dǎo)線相連接（由于隨著溫度的變化，電阻的變化量也很大，則電纜的電阻影響通常微不足道），測量溫度電阻值。2.從表B1（附錄B）中查到所測電阻值的對應(yīng)溫度，如3400歐姆相當(dāng)于22。如果電纜很長，則電纜電阻應(yīng)該考慮。4.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換4.1 位移的計算基康用于測量和換算振弦式位移計的基本單位是“Digits(字)”，數(shù)字的計算以下列公式為基礎(chǔ)： 或 公式1數(shù)字計算用下列公式將Digits(字)換算為位移：D未修正 = (R1 - R0) C F公式

15、2位移計算式中：R1 當(dāng)前讀數(shù)R0 初始讀數(shù)，通常在安裝中獲得C 儀器的率定系數(shù)，單位是mm/字F 任意工程單位轉(zhuǎn)換系數(shù)，參見表1。FromToInches英寸Feet英尺mmcmmInches英寸1120.039370.393739.37Feet英尺0.083310.0032810.032813.281mm25.4304.81101000cm2.5430.480.101100m0.02540.30480.0010.011表1工程單位的轉(zhuǎn)換表4.2 溫度的修正4450型振弦式位移傳感器具有很下的溫度膨脹系數(shù)，因此在許多情況下不用修正。然而如果要求較高的精度或溫度變化較大時則需要溫度修正?？紤]溫

16、度修正的位移表達(dá)式為：D修正 = (R1 - R0) C) + (T1 - T0) K)公式1溫度修正的計算式中：R1-當(dāng)前讀數(shù)R0-初始讀數(shù)，通常在安裝中獲得C-儀器的率定系數(shù)，單位是mm/字 T1-當(dāng)前溫度 T0-初始溫度 K-溫度修正系數(shù)試驗確定溫度系K的變化是隨傳感器滑動桿的位置變化而產(chǎn)生，因此，溫度修正過程度的第一步是在下列公式的基礎(chǔ)上來確定的。K = (R1 M) B) C公式4溫度系數(shù)計算式中：R1-當(dāng)前讀數(shù)M-表4中的倍數(shù)B-表4中的常數(shù) C-廠家提供的儀器系數(shù) 型號4450-12 mm4450-0.54450-25 mm4450-14450-50 mm4450-24450-1

17、00 mm4450-44450-150 mm4450-6倍數(shù)(M):0.0002950.0003010.0003300.0001920.000216常數(shù)(B):1.7240.9110.4150.6690.491表4溫度系數(shù)的計算常數(shù)利用445050mm位移傳感器來看下面的實例：R0 = 6783字R1 = 7228字T0 = 15.8 CT1 = 37.2 CC = 0.011906 mm/字K = (7228 0.000330) + 0.415) 0.011906) = 0.0333D校正= (R1 - R0) C) + (T1 - T0) K)D校正 = (7228 - 6783) 0.0

18、11906) + (37.2 - 15.8) 0.0333)D校正 = (445 0.0011906) + 0.7126D校正 = 5.298 + 0.7126D校正 = 6.0106 mm從以上實例可見，溫度變化的修正值很小，通?？珊雎浴?.3 環(huán)境因素因為安裝位移計的目的是監(jiān)測現(xiàn)場變化，因此，那些可能影響這些變化的因素始終都要觀察和記錄。表面上看，較小的影響即可能對被監(jiān)測結(jié)構(gòu)的工況有一個真實的影響，并可能對一個潛在的問題給予早期預(yù)示。這些因素的某些部分包括在其中，但并不限于這些因素：刮風(fēng)、下雨、潮汐、地下挖掘、土方的連續(xù)回填、交通、溫度和氣壓變化（及其它氣候條件）、附近建筑活動中的人員變化

19、，季節(jié)變化等等。5. 故障排除 對振弦式位移傳感器的維修和故障排除局限于定期檢查電纜接頭，一旦安裝好，通常接觸不到儀器，維修也受限制。 出現(xiàn)故障可查閱下列問題及可能的解決辦法，有關(guān)更多的故障排除幫助可向廠方咨詢。癥狀：傳感器讀數(shù)不穩(wěn) 讀數(shù)儀擋位設(shè)置是否正確？如果使用數(shù)據(jù)記錄儀自動記錄讀數(shù)，掃描頻率激勵設(shè)置是否正確？ 傳感器讀數(shù)超出儀器額定范圍(壓縮或張拉)了嗎？傳感器可能太松或太緊，檢查數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)這一可能。 附近有電氣干擾源嗎？大多數(shù)可能的電噪聲源為馬達(dá)、發(fā)動機(jī)和天線。將設(shè)備移開安裝現(xiàn)場或安裝電路濾波器。不管是使用便攜式讀數(shù)儀還是數(shù)據(jù)記錄儀，應(yīng)確保屏蔽線接地。 讀數(shù)儀在讀取另一支傳感器嗎？如

20、果沒有，讀數(shù)儀有可能電池不足或失效，需要充電或更換電池。 線圈裝置與另一支傳感器相連使用嗎？如果沒有，線圈裝置可能出現(xiàn)故障。癥狀：傳感器不能讀數(shù) 電纜被切斷或被壓破了嗎？這可以用一歐姆表來檢測。對于振弦位移傳感器，通常儀器接線（通常紅線和黑線）之間的電阻為18010。注意當(dāng)檢測時應(yīng)加上電纜電阻（22AWG雙鉸銅芯線大約為14.7/1000英尺或48.5/km，雙向取2倍）。如果電阻無窮大或非常大（兆歐），應(yīng)懷疑電纜斷路。如果電阻非常低（100），電纜有可能短路。維修斷了或短了的電纜，廠方可提供電纜連接套件和說明。有關(guān)更詳細(xì)情況可向廠方咨詢。 讀數(shù)儀或數(shù)據(jù)記錄儀與另一傳感器相連了嗎？如果沒有，讀

21、數(shù)儀或數(shù)據(jù)采集儀有可能失靈。 線圈裝置與另一傳感器相連使用嗎？如果沒有，線圈裝置可能出現(xiàn)故障。附錄A技術(shù)特性A.1. 4450型位移傳感器技術(shù)指標(biāo)測量范圍:12 mm0.50 inches25 mm1 inch50 mm2 inches100 mm4 inches150 mm6 inches分辨率:0.025% FSR線性:0.25% FSR溫度漂移: 0.05% FSR/C零漂: 0.2%/yr (靜態(tài)時)超量程:115%溫度范圍:-40 to +60C-40 to 120 F頻率范圍:（標(biāo)準(zhǔn)型號)1200 - 2800 Hz頻率范圍:(細(xì)長桿型)1700 - 3600 Hz線圈電阻:180

22、 , 10 電纜類型:2對雙絞線 (4 芯) 22 AWG鋁箔屏蔽, PVC 護(hù)套, 外徑6.3 mm (0.250)注：1、分辨率跟讀數(shù)儀有關(guān)；2、取決于用途；3、可提供聚氨酯護(hù)套電纜。A.2. 熱敏電阻（參見附錄B）范圍：80150精度：0.5附錄B-半導(dǎo)體溫度計溫度推導(dǎo)公式半導(dǎo)體溫度計類型：YSI 44005,Dale1C3001-B3,Alpha13A3001-B3電阻轉(zhuǎn)化為溫度的公式：公式 B1 半導(dǎo)體溫度計阻值-溫度換算關(guān)系式中： T攝氏溫度LnR =阻值的自然對數(shù)A=1.405110-3 (在-50至+150范圍內(nèi)計算有效)B=2.36910-4C=1.01910-7電阻()溫度

23、電阻()溫度電阻()溫度電阻()溫度電阻()溫度201.1K-5016.60K-102417SYMBOL 43 f Symbol30525.4SYMBOL 43 f Symbol70153.2SYMBOL 43 f Symbol110187.3K-4915.72K-9231731507.871149.0111174.5K-4814.90K-8222132490.972145.0112162.7K-4714.12K-7213033474.773141.1113151.7K-4613.39K-6204234459.074137.2114141.6K-4512.70K-5195935444.0751

24、33.6115132.2K-4412.05K-4188036429.576130.0116123.5K-4311.44K-3180537415.677126.5117115.4K-4210.86K-2173338402.278123.2118107.9K-4110.31K-1166439389.379119.9119101.0K-4097960159840376.980116.812094.48K-399310SYMBOL 43 f Symbol1153541364.981113.812188.46K-3888512147542353.482110.812282.87K-3784173141843342.283107.912377.66K-3680064136344331.584105.212472.81K-3576185131045321.285102.512568.30K-3472526126046311.38699.912664.09K-3369057121247301.78797.312760.17