專(zhuān)利名稱(chēng)：恒流式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)件應(yīng)力測(cè)試的一種儀器，尤其涉及一種恒流式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。
背景技術(shù)：
電阻應(yīng)變計(jì)將構(gòu)件表面受力應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化，由于構(gòu)件應(yīng)變一般較小，為了保證一定的測(cè)量精度，要求測(cè)量?jī)x器的靈敏度能達(dá)到1-5微應(yīng)變。一般采用電阻應(yīng)變儀把應(yīng)變計(jì)的ΔR/R轉(zhuǎn)換為電流或電壓的增量ΔI或ΔV，并經(jīng)電子放大器進(jìn)行放大，最后以應(yīng)變數(shù)值顯示或送計(jì)算機(jī)處理。目前常用恒壓靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，在應(yīng)變儀的直流電橋中，一組電阻為平衡用固定電阻，一組電阻為電阻應(yīng)變計(jì)電阻，這一組中一個(gè)電阻為工作應(yīng)變計(jì)，另一電阻為溫度補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)，實(shí)際測(cè)量為多點(diǎn)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量，為此在應(yīng)變片電阻回路中接有干簧管繼電器對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行切換。從應(yīng)用的實(shí)踐看，現(xiàn)有的恒壓式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀存在以下一些不足一是電橋特性存在的非線性，當(dāng)測(cè)量應(yīng)變大于5000微應(yīng)變時(shí)，誤差略等于或大于-0.5％；二是長(zhǎng)導(dǎo)線補(bǔ)償，導(dǎo)線較長(zhǎng)時(shí)，要對(duì)應(yīng)變測(cè)量值進(jìn)行修正，并且所用導(dǎo)線的長(zhǎng)度、截面積都應(yīng)相同，若測(cè)量環(huán)境很惡劣，則可引起導(dǎo)線電阻的變化，從而影響應(yīng)變測(cè)量值的精度；三是繼電器的觸點(diǎn)電阻大，溫度影響大，繼電器使用壽命短，而且切換速度慢，價(jià)格高和體積大。
發(fā)明目的本發(fā)明的目的針對(duì)現(xiàn)有恒壓式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀存在的上述不足，提供一種沒(méi)有電橋特性的非線性、無(wú)長(zhǎng)導(dǎo)線補(bǔ)償及對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行快速切換且使用壽命長(zhǎng)的恒流式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種恒流式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，包括殼體，由外接的應(yīng)變片電阻和殼體內(nèi)取樣電阻組成的橋路，橋路的輸出端聯(lián)接的差動(dòng)放大器，差動(dòng)放大器后聯(lián)接的濾波器、A/D轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器和控制電路，其特征在于橋路的源端聯(lián)接串接的恒流源和電子模擬開(kāi)關(guān)電路，兩取樣電阻前端所在臂中串接緩沖器。
本發(fā)明通過(guò)在橋路的輸入端設(shè)置恒流源和電子模擬開(kāi)關(guān)電路，采用恒流激勵(lì)電子開(kāi)關(guān)切換技術(shù)，徹底克服了現(xiàn)有應(yīng)變儀使用手動(dòng)開(kāi)關(guān)和繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行橋路切換的種種弊端，將電子模擬開(kāi)關(guān)電路的電阻排除在橋路測(cè)試電阻變化之外，因此應(yīng)變儀輸出電壓只與激勵(lì)電流、應(yīng)變電阻、應(yīng)變片靈敏度系數(shù)、應(yīng)變值有關(guān)，與導(dǎo)線電阻無(wú)關(guān)，也與電子模擬開(kāi)關(guān)電阻無(wú)關(guān)，同時(shí)，對(duì)于大應(yīng)變測(cè)量，也沒(méi)有橋路非線性，本發(fā)明體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，是現(xiàn)有恒壓式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀極好的替代產(chǎn)品，適用于機(jī)械、土建等多領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)應(yīng)力的測(cè)量，也是進(jìn)行科研、教學(xué)的重要儀器之一。


附圖1為本發(fā)明部分電路框圖；附圖2為本發(fā)明部分電路圖；附圖中，電阻R1、R2，應(yīng)變片電阻RS1、RS2，取樣電阻R3、R4，二極管V1，電容C1，集成電路N1(741)、N2(4051)、N3(LF353)、N4，接口A、B、C、B’。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明由殼體、殼體內(nèi)包括集成電路N1(741)及其外圍電路組成的恒流源，集成電路N2(4051)組成的電子模擬開(kāi)關(guān)電路，外接的應(yīng)變片電阻RS1、RS2與取樣電阻R3、R4組成的橋路，取樣電阻R3、R4前端所在臂串接的由集成電路N3(LF353)組成的緩沖器及橋路輸出端聯(lián)接的集成電路N4組成的差動(dòng)放大器以及差動(dòng)放大器后聯(lián)接的濾波器、A/D轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器和控制電路構(gòu)成，恒流源與電子模擬開(kāi)關(guān)電路串接后接在橋路的輸入端，在取樣電阻R3、R4前串接緩沖器，作用是內(nèi)半橋通過(guò)緩沖器采用恒壓驅(qū)動(dòng)，恒流源經(jīng)過(guò)電子模擬開(kāi)關(guān)，再經(jīng)過(guò)導(dǎo)線、應(yīng)變片RS1、RS2在A、B點(diǎn)產(chǎn)生電壓，再由兩個(gè)緩沖器在B’點(diǎn)產(chǎn)生電壓，VB、VB’送差動(dòng)放大器放大、濾波、AD采集，最后以應(yīng)變數(shù)值顯示或送計(jì)算機(jī)處理。從附圖1可知，VA-VC＝(RS1+RS2+r)I，VB-VC＝(RS2+r)I，VB’＝(VA+VC)/2，式中r是導(dǎo)線電阻，RS1、RS2是應(yīng)變片電阻，R3、R4是取樣電阻。對(duì)于共補(bǔ)償測(cè)量，工作片RS1＝R+ΔR，補(bǔ)償片RS2＝R。設(shè)R3＝R4，則VB’-VB＝(VA-VC)/2-(R+r)I＝(2R+ΔR+2r)I/2-(R+r)I＝ΔRI/2＝IR(ΔR/R)/2＝IRKε/2。對(duì)于二片測(cè)量，工作片RS1＝R+ΔR，工作片RS2＝R-ΔR，VB’-VB＝IRKε。對(duì)于四片測(cè)量，則不需加緩沖器，R3、R4同樣是工作片，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算，VB’-VB＝IRKε。由分析可知，本發(fā)明不管什么橋路形式，應(yīng)變儀輸出電壓只與激勵(lì)電流、應(yīng)變片電阻、應(yīng)變片靈敏系數(shù)、應(yīng)變值有關(guān)，與導(dǎo)線電阻無(wú)關(guān)，也與電子模擬開(kāi)關(guān)電阻無(wú)關(guān)。同時(shí)，對(duì)于大應(yīng)變測(cè)量，也沒(méi)有橋路非線性。
權(quán)利要求
1一種恒流式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，包括殼體，由外接的應(yīng)變片電阻和殼體內(nèi)取樣電阻組成的橋路，橋路的輸出端聯(lián)接的差動(dòng)放大器，差動(dòng)放大器后聯(lián)接的濾波器、A/D轉(zhuǎn)換電路、存儲(chǔ)器和控制電路，其特征在于橋路的源端聯(lián)接串接的恒流源和電子模擬開(kāi)關(guān)電路，兩取樣電阻前端所在臂中串接緩沖器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒流式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，其特征在于恒流源由集成電路741及其外圍電路構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒流式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，其特征在于電子模擬開(kāi)關(guān)電路由集成電路4051構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的恒流式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀，其特征在于緩沖器由集成電路LF353構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)在橋路的輸入端設(shè)置恒流源和電子模擬開(kāi)關(guān)電路，采用恒流激勵(lì)電子開(kāi)關(guān)切換技術(shù)，徹底克服了現(xiàn)有應(yīng)變儀使用手動(dòng)開(kāi)關(guān)和繼電器觸點(diǎn)進(jìn)行橋路切換的種種弊端，將電子模擬開(kāi)關(guān)電路的電阻排除在橋路測(cè)試電阻變化之外，因此應(yīng)變儀輸出電壓只與激勵(lì)電流、應(yīng)變電阻、應(yīng)變片靈敏度系數(shù)、應(yīng)變值有關(guān)，與導(dǎo)線電阻無(wú)關(guān)，也與電子模擬開(kāi)關(guān)電阻無(wú)關(guān)，同時(shí)，對(duì)于大應(yīng)變測(cè)量，也沒(méi)有橋路非線性，本發(fā)明體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，是現(xiàn)有恒壓式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀極好的替代產(chǎn)品，適用于機(jī)械、土建等多領(lǐng)域?qū)Y(jié)構(gòu)應(yīng)力的測(cè)量，也是進(jìn)行科研、教學(xué)的重要儀器之一。
文檔編號(hào)G01L1/20GK1721813SQ200410041398
公開(kāi)日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2004年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月14日
發(fā)明者杜壽余 申請(qǐng)人:揚(yáng)州泰司電子有限公司