CN104534975A - 一种应变采集仪的桥路接线装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种应变采集仪的桥路接线装置，包括电压采集仪接线端口、应变采集仪接口、桥路切换电路、桥路接线端口、切换开关、接线装置壳体；桥路切换电路包括桥路与接线电路板连接端口、接线电路板、切换开关与接线电路板连接端口、电压采集仪与接线电路板连接端口、应变采集仪与接线电路板连接端口。通过本发明的桥路接线装置，能够实现惠斯通电桥的接桥方式的快速切换，降低接线操作难度。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试与控制技术领域中应变采集仪采集电路接线与切换技术，具体涉及一种应变采集仪的桥路接线装置。
背景技术
应变采集仪已经广泛应用于航空航天、建筑结构、冶金、石化、电力、教育等行业，是工程与试验领域必不可少的检测类仪器。应变采集仪通常采用惠斯通电桥电路的电阻变化等效于电压变化来间接计算被测对象应变值，具有非常高的测量精度。
在应变采集仪的惠斯通电桥在接线过程中，需要对8根导线进行正确连接才能顺利的构成应变采集电路，但在实际应用测试过程中，8根导线的连接给应变采集仪的使用人员不仅在接线时造成了非常大的困扰，而且在1/4桥、半桥和全桥桥路切换上带来了不便。因此，提出一种降低使用者操作难度、减少接线数量的应变采集仪桥路接线装置是非常有必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种应变采集仪的桥路接线装置，它能够减少应变采集仪使用人员的接线数量、简化接线操作，快速实现惠斯通电桥的桥路变换，该装置与线路切换方法构建简单、易于工程实现，并且也适用于电压采集仪器对应变采集功能扩展。
本发明涉及的一种应变采集仪的桥路接线装置的技术方案是：它包括电压采集仪接线端口、应变采集仪接线端口、桥路切换电路、桥路接线端口、切换开关、接线装置壳体。桥路切换电路包括桥路与接线电路板连接端口、接线电路板、切换开关与接线电路板连接端口、电压采集仪与接线电路板连接端口、应变采集仪与接线电路板连接端口。
电压采集仪接线端口的接线端固定于接线装置壳体的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路中的电压采集仪与接线电路板连接端口；应变采集仪接线端口的接线端固定于接线装置壳体的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路中的应变采集仪与接线电路板连接端口；桥路接线端口的接线端固定于接线装置壳体的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路中的桥路与接线电路板连接端口；切换开关的接线端固定于接线装置壳体的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路中的切换开关与接线电路板连接端口；接线电路板固定于接线装置壳体里。
进一步的，所述桥路接线装置可以为多路接线盒。
进一步的，桥路切换电路承载着切换电路的输入、输出、连接电路、接线端子。
进一步的，所述电压采集仪接线端口为通用4芯接线端口，与桥路切换电路中的电压采集仪与接线电路板连接端口相连接；4芯接线分别连接惠斯通电桥桥路激励源正端E+、桥路激励源负端E-、桥路电压测量正端S+、桥路电压测量负端S-。
进一步的，所述应变采集仪接线端口为通用4芯接线端口或者通用8芯线，根据应变采集仪是否内置组桥标准电阻来选择接线端口类型。
进一步的，所述切换开关为具备能够实现快速桥路切换的功能的多路切换开关，多路切换开关可为波段开关、旋档开关能实现多路切换功能的开关；所述接线装置壳体为具有一定的刚度和强度的通用材质壳体，如铝合金、塑料、钢铁。
进一步的，所述切换开关实现1/4桥切换电路状态、半桥切换电路状态、全桥切换电路状态之间的切换。
进一步的，所述1/4桥切换电路状态为惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、标准电阻R2电压正端点3和输出接线端点13相连；桥路激励源负端E-点2、标准电阻R2与R4公共电压正端点4和输出接线端点24相连；标准电阻R4电压负端点5、桥路电压测量正端S+点7相连和输出接线端点57相连；标准电阻R1与R2公共电压负端点6、桥路电压测量负端S-点8相连和输出接线端点68；应变片Rx3的两端分别连接接线端点13和接线端点57；输出接线端点24和输出接线端点68悬空。
进一步的，所述半桥切换电路状态为惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、标准电阻R2电压正端点3和输出接线端点13相连；桥路激励源负端E-点2、标准电阻R2与R4公共电压正端点4和输出接线端点24相连；桥路电压测量正端S+点7相连和输出接线端点57相连；标准电阻R1与R2公共电压负端点6、桥路电压测量负端S-点8相连和输出接线端点68；应变片Rx3的两端分别连接接线端点13和接线端点57；应变片Rx4的两端分别连接接线端点24和接线端点57；输出接线端点68悬空。
进一步的，所述全桥切换电路状态为惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、标准电阻R2电压正端点3和输出接线端点13相连；桥路激励源负端E-点2、标准电阻R2与R4公共电压正端点4和输出接线端点24相连；桥路电压测量正端S+点7相连和输出接线端点57相连；桥路电压测量负端S-点8相连和输出接线端点68；应变片Rx1的两端分别连接接线端点13和接线端点68；应变片Rx2的两端分别连接接线端点24和接线端点68；应变片Rx3的两端分别连接接线端点13和接线端点57；应变片Rx4的两端分别连接接线端点24和接线端点57。
应变采集仪使用人员可以在接好压采集仪接线端口或应变采集仪接口，根据实际测量需要改变桥路切换开关状态，通过连接两根导线实现惠斯通电桥的1/4桥的接线，通过3根线实现惠斯通电桥半桥接线，通过4根线实现惠斯通电桥全桥接线。
这样，本发明所涉及的一种应变采集仪的桥路接线装置可以根据应变采集仪使用人员根据实际测量需要，实现惠斯通电桥接桥方式的快速切换，降低接线操作难度，减少接线出错次数。
本发明所涉及的应变采集仪的桥路接线装置，能够实现惠斯通电桥的接桥方式的快速切换，降低接线操作难度；易于和现有应变采集仪配套使用，而不需要改变现有应变采集仪电路；可集成于应变采集仪内部，也可单组构成一路桥路接线盒，也可多组构成多路桥路接线盒，易于按需定制；适用于电压采集仪器对应变采集功能扩展，构建简单、性价比高且易于工程实现。
附图说明
图1为本发明所涉及的一种应变采集仪的桥路接线装置的结构示意图。
图2为本发明所涉及的惠斯通电桥电路示意图。
图3为本发明所涉及的一种应变采集仪的桥路接线装置典型示例的结构示意图。
图4为本发明所涉及图2中典型示例的桥路接线装置组成的8路接线盒面板示意图。
图5为本发明所涉及的应变采集仪线路切换方法的1/4桥、半桥、全桥切换原理图。
上述附图中的各标记意义如下：
1.电压采集仪接线端口；2.应变采集仪接线端口；3.桥路切换电路；4.桥路接线端口；5.切换开关；6.接线装置壳体；301.桥路与接线电路板连接端口；302.接线电路板；303.切换开关与接线电路板连接端口；304.电压采集仪与接线电路板连接端口；305.应变采集仪与接线电路板连接端口；
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
图1所示为本发明所述应变采集仪的桥路接线装置的结构示意图，所述桥路接线装置主要包括：电压采集仪接线端口1、应变采集仪接线端口2、桥路切换电路3、桥路接线端口4、切换开关5、接线装置壳体6。所述桥路切换电路3由桥路与接线电路板连接端口301、接线电路板302、切换开关与接线电路板连接端口303、电压采集仪与接线电路板连接端口304、应变采集仪与接线电路板连接端口305组成。
图2所示为本发明所涉及的惠斯通电桥电路示意图，所述惠斯通电桥电路包括：4个阻值相等的标准电阻R1、R2、R3、R4；4个电阻之间用导线两两相连，其中R1与R3之间连接点定义为13点，为惠斯通电桥桥路激励源正端E+；R2与R4之间连接点定义为24点，为惠斯通电桥桥路激励源负端E-；R3与R4之间连接点定义为57点，为惠斯通电桥桥路电压测量正端S+；R1与R2之间连接点定义为68点，为惠斯通电桥桥路电压测量负端S+。
图3所示为本发明桥路接线装置的一种典型示例的结构示意图，所述典型示例为本发明桥路接线装置原理的一种具体形式，以下将以典型示例对本发明进行阐述。
所述典型示例的桥路接线装置由电压采集仪接线端口1、应变采集仪接线端口2、桥路切换电路3、桥路接线端口4、切换开关5、接线装置壳体6。所述桥路切换电路3为具有多个接口、多导线连接的电路板或等效为具备多接口的转换装置。所述桥路切换电路3由桥路与接线电路板连接端口301、接线电路板302、切换开关与接线电路板连接端口303、电压采集仪与接线电路板连接端口304、应变采集仪与接线电路板连接端口305组成。接线电路板302为切换电路板3的印刷电路板，承载着标准电阻、输入输出接口、切换开关接口和内部走线，可根据实际需要简化为具有相同功能的导线与接口。
电压采集仪接线端口1的接线端固定于接线装置壳体6的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路3中的电压采集仪与接线电路板连接端口304；应变采集仪接线端口2的接线端固定于接线装置壳体6的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路3中的应变采集仪与接线电路板连接端口305；桥路接线端口4的接线端固定于接线装置壳体6的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路3中的桥路与接线电路板连接端口301；切换开关5的接线端固定于接线装置壳体6的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路3中的切换开关与接线电路板连接端口303；接线电路板302固定于接线装置壳体6里。
图4所示为图3中典型示例的桥路接线装置组成的8路接线盒面板示意图，所述桥路接线装置可以根据实际需要，任意定制成多路接线盒。
图5所示为本发明所涉及的应变采集仪线路切换方法的1/4桥、半桥、全桥切换原理图，由桥路切换电路3和切换开关5来实现其线路切换功能。桥路切换电路3承载着切换电路的输入、输出、连接电路、接线端子；切换开关5实现惠斯通电桥1/4桥、半桥、全桥测量状态切换。
切换电路根据是否包含标准电阻R1、R2、R4来确定切换电路的输入；若包含标准电阻R1、R2、R4，切换电路为4路输入，输入端分别对应于图2中惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、桥路激励源负端E-点2、桥路电压测量正端S+点7和桥路电压测量负端S-点8；若不包含标准电阻R1、R2、R4，切换电路为8路输入，输入端分别对应于图2中惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、桥路激励源负端E-点2、标准电阻R2电压正端点3、标准电阻R2与R4公共电压正端点4、标准电阻R4电压负端点5、标准电阻R1与R2公共电压负端点6、桥路电压测量正端S+点7和桥路电压测量负端S-点8，输出端分别对应于图2中的接线端点13、接线端点24、接线端点57、接线端点68；两种输入端共用一个输出端，分别对应于图2中的接线端点13、接线端点24、接线端点57、接线端点68；输出端以一定的规则连接桥路接线装置外部应变片Rx1、Rx2、Rx3和Rx4构成惠斯通测量电路。
所述电压采集仪接线端口1为通用4芯接线端口，与桥路切换电路3中的电压采集仪与接线电路板连接端口304相连接；4芯接线分别连接图2所示连接惠斯通电桥桥路激励源正端E+、桥路激励源负端E-、桥路电压测量正端S+、桥路电压测量负端S-，并与被测应变片和标准电阻根据实际检测需要根据图5的接线规则构成惠斯通桥应变测量电路。
所述应变采集仪接线端口2为通用4芯接线端口或者通用8芯线，根据应变采集仪是否内置组桥标准电阻R1、R2、R4来选择接线端口类型。
所述应变采集仪电路中如果包含图5中标准电阻R1、R2、R4，变采集仪接线端口2采用8芯接线端口，与桥路切换电路3中的应变采集仪与接线电路板连接端口305相连接；8芯接线分别连接图5所示连接惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、桥路激励源负端E-点2、标准电阻R2电压正端点3、标准电阻R2与R4公共电压正端点4、标准电阻R4电压负端点5、标准电阻R1与R2公共电压负端点6、桥路电压测量正端S+点7、桥路电压测量负端S-点8，并与被测应变片和标准电阻根据实际检测需要根据图5的接线规则构成惠斯通桥应变测量电路。
所述应变采集仪电路中如果不包含图5中标准电阻R1、R2、R4，而标准电阻R1、R2、R4集成到桥路切换电路3并以图5中连接，变采集仪接线端口2采用4芯接线端口，与桥路切换电路3中的应变采集仪与接线电路板连接端口305相连接；4芯接线分别连接图5所示连接惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、桥路激励源负端E-点2、桥路电压测量正端S+点7、桥路电压测量负端S-点8，并与被测应变片和标准电阻根据实际检测需要根据图5的接线规则构成惠斯通桥应变测量电路。
所述桥路接线端口4为通用4芯接线端口，与桥路切换电路3中的桥路与接线电路板连接端口301；4芯接线分别对应于图5桥路切换电路3和图2中的接线端点13、接线端点24、接线端点57、接线端点68，并与被测应变片和标准电阻根据实际检测需要根据图5的接线规则构成惠斯通桥应变测量电路。
所述切换开关5为具备能够实现快速桥路切换的功能的多路切换开关，多路切换开关可为波段开关、旋档开关等能实现多路切换功能的开关。切换开关5和切换开关与接线电路板连接端口303相连，可根据实际需要与桥路切换电路3一起简化为具有多路切换功能的桥路切换开关。
所示接线装置壳体6为一般具有一定的刚度和强度的通用材质壳体，如铝合金、塑料、钢铁等，能够实现以一定形式固定所示接线装置部件的功能。
所述应变采集仪线路切换方法，如图5所示，通过切换开关5来实现1/4桥切换电路状态、半桥切换电路状态、全桥切换电路状态之间的切换。
所述1/4桥切换电路状态为惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、标准电阻R2电压正端点3和输出接线端点13相连；桥路激励源负端E-点2、标准电阻R2与R4公共电压正端点4和输出接线端点24相连；标准电阻R4电压负端点5、桥路电压测量正端S+点7相连和输出接线端点57相连；标准电阻R1与R2公共电压负端点6、桥路电压测量负端S-点8相连和输出接线端点68；应变片Rx3的两端分别连接接线端点13和接线端点57；输出接线端点24和输出接线端点68悬空。
所述半桥切换电路状态为惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、标准电阻R2电压正端点3和输出接线端点13相连；桥路激励源负端E-点2、标准电阻R2与R4公共电压正端点4和输出接线端点24相连；桥路电压测量正端S+点7相连和输出接线端点57相连；标准电阻R1与R2公共电压负端点6、桥路电压测量负端S-点8相连和输出接线端点68；应变片Rx3的两端分别连接接线端点13和接线端点57；应变片Rx4的两端分别连接接线端点24和接线端点57；输出接线端点68悬空。
所述全桥切换电路状态为惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、标准电阻R2电压正端点3和输出接线端点13相连；桥路激励源负端E-点2、标准电阻R2与R4公共电压正端点4和输出接线端点24相连；桥路电压测量正端S+点7相连和输出接线端点57相连；桥路电压测量负端S-点8相连和输出接线端点68；应变片Rx1的两端分别连接接线端点13和接线端点68；应变片Rx2的两端分别连接接线端点24和接线端点68；应变片Rx3的两端分别连接接线端点13和接线端点57；应变片Rx4的两端分别连接接线端点24和接线端点57。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (10)
1.一种应变采集仪的桥路接线装置，该桥路接线装置包括电压采集仪接线端口、应变采集仪接线端口、桥路切换电路、桥路接线端口、切换开关、接线装置壳体；
其特征在于，桥路切换电路包括桥路与接线电路板连接端口、接线电路板、切换开关与接线电路板连接端口、电压采集仪与接线电路板连接端口、应变采集仪与接线电路板连接端口；
电压采集仪接线端口的接线端固定于接线装置壳体的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路中的电压采集仪与接线电路板连接端口；应变采集仪接线端口的接线端固定于接线装置壳体的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路中的应变采集仪与接线电路板连接端口；桥路接线端口的接线端固定于接线装置壳体的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路中的桥路与接线电路板连接端口；切换开关的接线端固定于接线装置壳体的接线面板上，而另一端连接到桥路切换电路中的切换开关与接线电路板连接端口；接线电路板固定于接线装置壳体里。
2.如权利要求1所述的桥路接线装置，其特征在于：所述桥路接线装置可以为多路接线盒。
3.如权利要求1所述的桥路接线装置，其特征在于：桥路切换电路承载着切换电路的输入、输出、连接电路、接线端子。
4.如权利要求1所述的桥路接线装置，其特征在于：所述电压采集仪接线端口为通用4芯接线端口，与桥路切换电路中的电压采集仪与接线电路板连接端口相连接；4芯接线分别连接惠斯通电桥桥路激励源正端E+、桥路激励源负端E-、桥路电压测量正端S+、桥路电压测量负端S-。
5.如权利要求1所述的桥路接线装置，其特征在于：所述应变采集仪接线端口为通用4芯接线端口或者通用8芯线，根据应变采集仪是否内置组桥标准电阻来选择接线端口类型。
6.如权利要求1所述的桥路接线装置，其特征在于：所述切换开关为具备能够实现快速桥路切换的功能的多路切换开关，多路切换开关可为波段开关、旋档开关能实现多路切换功能的开关；所述接线装置壳体为具有一定的刚度和强度的通用材质壳体，如铝合金、塑料、钢铁。
7.如权利要求1所述的桥路接线装置，其特征在于：所述切换开关实现1/4桥切换电路状态、半桥切换电路状态、全桥切换电路状态之间的切换。
8.如权利要求7所述的桥路接线装置，其特征在于：所述1/4桥切换电路状态为惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、标准电阻R2电压正端点3和输出接线端点13相连；桥路激励源负端E-点2、标准电阻R2与R4公共电压正端点4和输出接线端点24相连；标准电阻R4电压负端点5、桥路电压测量正端S+点7相连和输出接线端点57相连；标准电阻R1与R2公共电压负端点6、桥路电压测量负端S-点8相连和输出接线端点68；应变片Rx3的两端分别连接接线端点13和接线端点57；输出接线端点24和输出接线端点68悬空。
9.如权利要求7所述的桥路接线装置，其特征在于：所述半桥切换电路状态为惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、标准电阻R2电压正端点3和输出接线端点13相连；桥路激励源负端E-点2、标准电阻R2与R4公共电压正端点4和输出接线端点24相连；桥路电压测量正端S+点7相连和输出接线端点57相连；标准电阻R1与R2公共电压负端点6、桥路电压测量负端S-点8相连和输出接线端点68；应变片Rx3的两端分别连接接线端点13和接线端点57；应变片Rx4的两端分别连接接线端点24和接线端点57；输出接线端点68悬空。
10.如权利要求7所述的桥路接线装置，其特征在于：所述全桥切换电路状态为惠斯通电桥桥路激励源正端E+点1、标准电阻R2电压正端点3和输出接线端点13相连；桥路激励源负端E-点2、标准电阻R2与R4公共电压正端点4和输出接线端点24相连；桥路电压测量正端S+点7相连和输出接线端点57相连；桥路电压测量负端S-点8相连和输出接线端点68；应变片Rx1的两端分别连接接线端点13和接线端点68；应变片Rx2的两端分别连接接线端点24和接线端点68；应变片Rx3的两端分别连接接线端点13和接线端点57；应变片Rx4的两端分别连接接线端点24和接线端点57。
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| PB01 | Publication | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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