動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀原理、檢定及維護(hù)

摘要：文章介紹了動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀工作原理及應(yīng)用、闡述檢定步驟，總結(jié)使用和維護(hù)注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀；原理；檢定；維護(hù)1動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀的原理及應(yīng)用應(yīng)變儀是測量結(jié)構(gòu)及材料在荷載作用下變形的應(yīng)力分析儀器。如果配備相應(yīng)的傳感器，也可測量力、壓力、扭矩、位移、振幅等物理量或物理量變化過程。它是實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析的可靠工具。應(yīng)變儀按其測量應(yīng)變變化頻率范圍可分為靜態(tài)應(yīng)變儀和動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀。動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀應(yīng)用于測量隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)應(yīng)變，其工作頻率一般在5千赫茲以下。它由測量電橋、放大器和濾波器等組成。動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀要與記錄器配套使用，記錄結(jié)果可直接反映被測應(yīng)變信號(hào)的大小和變化。常用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀有：江蘇東華測試技術(shù)股份有限公司生產(chǎn)的dh5908g無線動(dòng)態(tài)應(yīng)變測試分析系統(tǒng)，日本生產(chǎn)的pcd-300動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，北京東方振動(dòng)和噪聲技術(shù)研究所生產(chǎn)的sa-4動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，日本生產(chǎn)的dra-107a動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采集儀，德國生產(chǎn)的cronos-pl2-dio動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀。動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀應(yīng)用實(shí)例有：飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子葉片臺(tái)架試驗(yàn)，用高溫應(yīng)變計(jì)測葉片動(dòng)應(yīng)力，模擬返回艙結(jié)構(gòu)在起吊和運(yùn)輸過程中動(dòng)應(yīng)力測試，空調(diào)機(jī)管路動(dòng)應(yīng)力測試，鐵路機(jī)車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架動(dòng)應(yīng)力測試。2動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀的檢定步驟由于電阻應(yīng)變儀的廣泛使用，對(duì)電阻應(yīng)變儀進(jìn)行定期校準(zhǔn)或檢定，以確保其測量結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠是十分必要的。根據(jù)jjg623-2005《電阻應(yīng)變儀》檢定規(guī)程，動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀后續(xù)檢定需要檢定外觀和開關(guān)狀態(tài)、示值誤差、非線性誤差、標(biāo)定值誤差、衰減誤差、頻響誤差、低通濾波器濾波特性、零位漂移和示值穩(wěn)定性等項(xiàng)目。其檢定一般步驟和方法如下：（1）按儀器說明書所規(guī)定的方法接線，預(yù)熱，對(duì)應(yīng)變儀外觀和開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行檢查，然后將動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀進(jìn)行零位平衡和靈敏度調(diào)定。（2）示值誤差檢定：若被檢應(yīng)變儀系統(tǒng)由“應(yīng)變儀■數(shù)據(jù)采集器+計(jì)算機(jī)”組成，則需進(jìn)行該項(xiàng)檢定。用標(biāo)準(zhǔn)模擬應(yīng)變量校準(zhǔn)器給出被檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變值，從計(jì)算機(jī)上讀取該應(yīng)變讀數(shù)值，計(jì)算被檢應(yīng)變儀系統(tǒng)示值誤差。（3）非線性誤差檢定：取基本量程上限值的0%，20%，40%，60%，80%，100%為檢定點(diǎn)。由標(biāo)準(zhǔn)模擬應(yīng)變量校準(zhǔn)器依次給出各檢定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變值，從被檢應(yīng)變儀上讀取相應(yīng)讀數(shù)值，計(jì)算被檢應(yīng)變儀的非線性誤差。（4）標(biāo)定值誤差檢定：若被檢應(yīng)變儀帶有內(nèi)部標(biāo)定器時(shí)，則需進(jìn)行該項(xiàng)檢定。一般采用替代法進(jìn)行檢定。由被檢應(yīng)變儀內(nèi)部標(biāo)定器和標(biāo)準(zhǔn)模擬應(yīng)變量校準(zhǔn)器分別給出大小相等、方向相同的應(yīng)變值，在被檢應(yīng)變儀上讀出相應(yīng)讀數(shù)值，計(jì)算其標(biāo)定值誤差。（5）衰減（增益）誤差檢定：若被檢應(yīng)變儀帶有衰減（增益）開關(guān)時(shí)，則需進(jìn)行該項(xiàng)檢定。調(diào)整被檢應(yīng)變儀初始狀態(tài)，讀取零位值。衰減量程r為X1時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)模擬應(yīng)變量校準(zhǔn)器的示值置于被檢應(yīng)變儀基本量程上限值，讀取讀數(shù)值。改變量程，同時(shí)相應(yīng)改變標(biāo)準(zhǔn)模擬應(yīng)變量校準(zhǔn)器的示值，讀數(shù)，計(jì)算衰減（增益）誤差。（6）穩(wěn)定度檢定：將標(biāo)準(zhǔn)模擬應(yīng)變量校準(zhǔn)器的示值置于零位，進(jìn)行零位平衡，從被檢應(yīng)變儀讀數(shù)裝置上讀取零位值。在2h內(nèi)，第1小時(shí)每隔15min，以后每隔30min，分別從應(yīng)變儀上讀取相應(yīng)零位值，計(jì)算被檢應(yīng)變儀的零位漂移。將標(biāo)準(zhǔn)模擬應(yīng)變量校準(zhǔn)器的示值置于被檢應(yīng)變儀基本量程上限值，從被檢應(yīng)變儀上讀取讀數(shù)值，然后將標(biāo)準(zhǔn)模擬應(yīng)變量校準(zhǔn)器的示值置零，讀取零位值。在2h內(nèi)，第1小時(shí)每隔15min，以后每隔30min，讀取相應(yīng)讀數(shù)值和零位值，計(jì)算被檢應(yīng)變儀的示值穩(wěn)定性。（7）頻率響應(yīng)誤差檢定：不同供橋電壓的動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，其頻率響應(yīng)誤差的檢定方法不同。交流供橋型頻率響應(yīng)誤差檢定：接線，零位平衡。用應(yīng)變儀頻率響應(yīng)測量儀給出參考頻率，并給出信號(hào)電壓，使被檢應(yīng)變儀輸出讀數(shù)裝置的讀數(shù)接近于被檢應(yīng)變儀基本量程上限值的70%，讀數(shù)，然后改變應(yīng)變儀頻率響應(yīng)測量儀的頻率，從被檢應(yīng)變儀讀數(shù)，計(jì)算頻率響應(yīng)誤差。直流供橋型頻率響應(yīng)誤差檢定：接線，零位平衡。用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器給出參考頻率，給出信號(hào)電壓，使被檢應(yīng)變儀輸出讀數(shù)裝置的讀數(shù)接近于被檢應(yīng)變儀基本量程上限值的70%，讀數(shù)，然后改變標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器的頻率，讀數(shù)，算出頻率響應(yīng)誤差。（8）低通濾波器濾波特性檢定：若被檢應(yīng)變儀帶有低通濾波器時(shí)，則需進(jìn)行該項(xiàng)檢定。檢定步驟與直流供橋型動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀頻率響應(yīng)誤差檢定步驟相同。進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的示值誤差、非線性誤差、標(biāo)定值誤差檢定和電阻平衡范圍、電容平衡范圍測試時(shí)，其正、負(fù)應(yīng)變方向均應(yīng)檢定和測試。3動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀檢定注意事項(xiàng)3.1因此合理安排示值、標(biāo)定值誤差的檢定點(diǎn)是十分重要的例如型號(hào)為sa-4的動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀，在1000？滋￡量程處，一方面要測量其標(biāo)定值誤差，另一方面非線性誤差的檢定要求在其基本量程中進(jìn)行，在這里即為1000？滋￡量程處檢定其非線性誤差。非線性誤差檢定按規(guī)程規(guī)定在基本量程內(nèi)，取上限制的0%，20%，40%，60%，80%，100%。該上限值在衰減為1處為5000？滋￡，則5000？滋￡以內(nèi)的選點(diǎn)可選為0，1000？滋￡，2000？滋￡，3000？滋￡，4000？滋￡，5000？滋￡，這同時(shí)也可作為示值、標(biāo)定值誤差的全部檢定點(diǎn)，這樣就節(jié)約了檢定時(shí)間和精力。3.2動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀的穩(wěn)定度檢定包括零位漂移檢定和示值穩(wěn)定性檢定對(duì)動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀，每一項(xiàng)的檢定時(shí)間為2h，這樣一個(gè)通道的動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀穩(wěn)定度的檢定共需4h，而動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀通常是由若干通道組合而成，有的甚至多達(dá)24個(gè)通道，因此必須設(shè)計(jì)一套方案以節(jié)省檢定時(shí)間和減輕工作強(qiáng)度。零位漂移檢定和示值穩(wěn)定性檢定合二為一，按照規(guī)程對(duì)示值穩(wěn)定性的要求，在各檢定時(shí)間點(diǎn)上，進(jìn)行零位及基本量程上限值的讀取及記錄，然后根據(jù)公式計(jì)算示值穩(wěn)定度，而其零位漂移的數(shù)據(jù)，從示值穩(wěn)定性的各時(shí)間點(diǎn)的零位記錄上即可獲得，這樣可有效節(jié)省時(shí)間，提高檢定工作效率。此外，需要指出的是，有人認(rèn)為規(guī)程中對(duì)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀的示值穩(wěn)定性的檢定只需按臺(tái)件數(shù)進(jìn)行，沒必要按通道數(shù)進(jìn)行，也就是一臺(tái)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀抽取某一通道做一組示值穩(wěn)定性數(shù)據(jù)即可，這里提出來供大家探討。3.3用excell表格設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀數(shù)據(jù)處理程序，計(jì)算應(yīng)變儀示值誤差，標(biāo)定值誤差，衰減增益誤差，非線性誤差，零位漂移值和示值穩(wěn)定度誤差。對(duì)于多通道動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理可節(jié)省寶貴時(shí)間，提高計(jì)算準(zhǔn)確度，提高數(shù)據(jù)處理效率。3.4同一廠家生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀每臺(tái)儀器配備特定的驅(qū)動(dòng)程序和軟件也不盡相同，它們是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，不同客戶的軟件無法通用?？蛻羲蜋z時(shí)一定要求他們提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序和軟件，以免檢定時(shí)候耽誤時(shí)間影響檢定的順利進(jìn)行。每個(gè)公司生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀具體接線方式都各不相同，因此檢定前一定要認(rèn)真閱讀儀器說明書，按半橋連接方式正確連線，正確設(shè)定通道、標(biāo)定系數(shù)、橋路方式等各項(xiàng)參數(shù)，方可進(jìn)行后續(xù)檢定操作。4動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀使用和維護(hù)注意事項(xiàng)動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀是高精度測量儀器，掌握其維護(hù)保養(yǎng)及使用注意事項(xiàng)對(duì)保持儀器良好性能至關(guān)重要。儀器對(duì)使用環(huán)境條件要求如下：儀器必須放在清潔、干燥及無腐蝕性氣體的室內(nèi)，儀器使用應(yīng)注意避免酸、堿、鹽、霧、雨淋及過強(qiáng)的輻射場、電場、磁場；濕度大的環(huán)境下使用，零漂將明顯增加，若受潮生銹，會(huì)直接影響儀器測量精度；電壓必須在220v±10%，50hz±2%內(nèi)；輸入、輸出電纜線應(yīng)盡量避免靠近電力線、變壓器、電機(jī)、大型用電設(shè)備及動(dòng)力線及其它干擾源。動(dòng)態(tài)電阻應(yīng)變儀使用注意事項(xiàng)如下：接通電源，系統(tǒng)就可正常工作，若精確測量，請(qǐng)預(yù)熱30分鐘；所有連線必須牢固可靠，建議與端子連接，用焊錫焊牢；采集箱必須放置在合適的位置上使用，切勿將其傾斜或倒置使用；移動(dòng)時(shí)防止激烈震動(dòng)和沖擊；系統(tǒng)必須