CN206876120U - 一种应变仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种应变仪。该应变仪中设置有多个测点，每个测点具有与外部传感器连接的端口和测点电路；应变仪中还设置有与每个测点对应的多个电阻，该电阻中的一个或多个可接入相应测点的测点电路或从测点电路断开；进行测量时，外部传感器的接入端插入测点的相应端口，导通或断开测点电路中的相应电阻，测点组成预定类型电桥的电路。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测量变化量的仪器，具体地说是一种应变仪。
背景技术
电阻应变计是一种用途广泛的高精度力学量传感元件，其基本任务就是把构件表面的变形量转变为其自身阻值的变化，进而被电阻应变仪测量。静态应变仪是专为测试应变计的形变从而监测工程结构变形的检测仪器。市场上现有的静态应变仪通过传感器采集信号，由测量电桥得到变形量的电路信号，并在计算机上展示出来。
然而，现有应变仪预先配置好测量电桥，测量电桥是固定的，测点数量较少，且一般都需要联机工作，对于城市地下工程中需要去现场实测的一些结构变形来说，不够方便快捷。并且考虑到工程现场的实际需求，往往需要有多个测点同时工作，且测试任务各不相同，现有应变仪无法满足实际工程测量的需求。因此，如何将上述缺陷完美的解决以提高应变仪的利用率，进而给工程测试人员带来方便，己经成为本领域技术人员亟待解决的技术课题。
实用新型内容
本实用新型的目的是优化上述现有技术中存在的不足，解决目前存在的技术缺陷。
为实现此目的，本实用新型实施例提供了一种应变仪，其中，应变仪中设置有多个测点，每个测点具有与外部传感器连接的端口和测点电路；应变仪中还设置有与每个测点对应的多个电阻，该电阻中的一个或多个可接入相应测点的测点电路或从测点电路断开；进行测量时，外部传感器的接入端插入测点的相应端口，导通或断开测点电路中的相应电阻，测点组成预定类型电桥的电路。
进一步的，测点组成全桥电路、半桥电路或者1/4桥电路。
进一步的，外部传感器的接入端插入测点的相应端口，断开测点电路中的所有电阻，测点组成全桥电路；外部传感器的接入端插入测点的相应端口，连通测点电路中的2个电阻，测点组成全半桥电路；外部传感器的接入端插入测点的相应端口，连通测点电路中的3个电阻，测点组成1/4电路。
进一步的，每个测点具有五个端口，分别为端口A、端口B、端口BQ、端口C和端口D；
包含4个应变片的外部传感器的接入端插入测点的端口A、端口B和端口C时，测点组成全桥电路；包含2个应变片的外部传感器的接入端插入测点的端口A、端口B和端口C时，测点组成半桥电路；包含1个应变片的外部传感器的接入端插入测点的端口A和端口BQ，测点组成1/4桥电路。
进一步的，多个测点为相同测点，测量时，各个测点连接至任一需要测量的外部传感器；
或者，在多个测点中选取一个测点作为特定测点，该特定测点具有固定的测点电路，测量时，该特定测点连接至预定类型的外部传感器。
进一步的，应变仪还包括补偿应变片，在应变仪上设置有补偿端子，测量时，补偿应变片通过该补偿端子连接至应变仪，测量因温度变化产生的应力或应变。
进一步的，应变仪包括控制键盘和用于显示信息的显示装置。
进一步的，控制键盘至少包括数字输入键、测点参数设置键、测量控制键和显示内容控制键；显示装置为数码管。
进一步的，应变仪设置有数据通信接口，不同应变仪由双绞线通过数据通信接口两两连接在一起，不同应变仪具有不同的设备标识号。
进一步的，电阻为低温漂电阻。
本实施例的技术方案至少具有如下有益效果：
1.通过设置多个测点，例如20个测点和1个特定的测力点，所有测点都内置对应的精密低温漂电阻，每个测点都可通过不同的组桥方式组成全桥、半桥、1/4桥的形式，能够根据实际测量需求切换不同的测量电桥，为复杂的工程测试提升了灵活性。
并且，利用补偿应变片消除温度对应力或应变造成的误差，提高了测量准确性。
2.增加总线组网功能，组网测量时只需保证每台仪器的设备号相异即可，解决了含有大量测点的工程实际测试难题。此外，在高等院校教学实验中，总线组网功能亦可方便地将实验室的设备进行组网，方便开展实验教学工作。
3.可以不依赖于计算机配合，实现了脱机测试功能，脱机操作通过高可靠性硅胶键盘操作和数码管显示完成，避免了某些城市地下空间工程中联网联机困难的问题。为了方便简化操作，将相对复杂的功能键集成定义在某一预定功能上，可根据实际使用情况灵活切换。
本实用新型实施例使静态应变测试的稳定性及现场适应性得到了较大的突破。测点不用连接线、不用短接片，真正地消除了热电势的影响，仪器自身不会产生漂移，系统绝对真实反映应变信号的实际变化；同时系统也具有诸多适应现场测试(如测点利用率、供电方式、组网方式、测试方式、远程遥测等)的人性化功能。各种类型的振弦式测试产品和电阻应变式测试产品可以无缝对接此应变仪且支持多种桥路形式及传感器、支持多种通讯接口，真正做到数显、多功能、便携的应变测试。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步描述。
图1是本实用新型实施例提供的应变仪结构示意图。
图2(a)至2(c)是本实用新型实施例提供的具体桥路结构示意图。
图3是本发明温度补偿片。
图4是本实用新型硅胶键盘示意图。
图5是本实用新型数码管显示屏示意图。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图和操作说明来对本实用新型作进一步详细的说明。以下操作说明仅用于更加清楚地说明本实用新型的升级与改进，而不能以此来限制本实用新型的使用范围。
本实用新型提供了一种便携式多功能应变仪，尤其适用于城市地下空间工程方向对结构变形的应力应变测量，同时也适用于高等院校科研、教学的需求。
本实用新型实施例提供了一种应变仪。参见图1，应变仪10中设置有多个测点101，每个测点101具有与外部传感器连接的端口(如图1中端口A至端口D)和测点电路(未示出)；应变仪中还设置有与每个测点对应的多个电阻，该电阻中的一个或多个可接入相应测点的测点电路或从测点电路断开；进行测量时，外部传感器的接入端插入测点的相应端口，导通或断开测点电路中的相应电阻，测点组成预定类型电桥的电路。
可选的，进一步的，上述电阻为精密低温漂电阻。
本实施例通过设置多个测点，所有测点都内置对应的精密低温漂电阻，每个测点都可通过不同的组桥方式组成全桥、半桥、1/4桥的形式，能够根据实际测量需求切换不同的测量电桥，为复杂的工程测试提升了灵活性。
在上述实施例的基础上，进一步的，本实用新型的每一测点都具有全桥、半桥、1/4桥三种形式可配置，桥路连接和配置必须保持一致才能保证正确的应变测试。测点组成的电路包括但不局限于全桥电路、半桥电路或者1/4桥电路。
实现具体类型的电路时，外部传感器的接入端插入测点的相应端口，断开测点电路中的所有电阻，测点组成全桥电路；外部传感器的接入端插入测点的相应端口，连通测点电路中的2个电阻，测点组成全半桥电路；外部传感器的接入端插入测点的相应端口，连通测点电路中的3个电阻，测点组成1/4电路。这些电路为惠斯通电桥电路。
即组成桥路时，外部传感器内部具有相应的等效电阻，每个测点内置相应的电阻，当传感器连接全桥传感器时，即传感器有4根线(即接入端)与采集仪连接，则不需调用采集仪的内置电阻，便可组成完整的惠斯通电桥，完成测试；当测点半桥连接时，要调用采集仪里测点的两个电阻，组成惠斯通电桥；当测点组成1/4桥时，则调用采集仪内测点的3个电阻组成完整的惠斯通电桥。
进一步的，本实施例的应变仪中的多个测点为相同测点，测量时，各个测点连接至任一需要测量的外部传感器，即每一测点可连接至任意类型的传感器；或者，在多个测点中选取一个测点作为特定测点，该特定测点具有固定的测点电路，测量时，该特定测点连接至预定类型的外部传感器。参见图1，应变仪设置20个相同的测点101，以满足同时对多个传感器进行测量的需求，并专门独立设置一个特点测点(测力点)105来测量应力应变，该测点只连接应力应变传感器，简化配置操作，方便测量或教学。
参见图1与图2(a)至2(c)，每个测点具有五个端口201，分别为端口A、端口B、端口BQ、端口C和端口D；
图2(a)为全桥电路连接示意图，包含4个应变片202的外部传感器的接入端插入测点的端口A、端口B和端口C时，测点组成全桥电路；
图2(b)为半桥电路连接示意图，包含2个应变片的外部传感器的接入端插入测点的端口A、端口B和端口C时，测点组成半桥电路；
图2(c)为1/4桥电路连接示意图，包含1个应变片的外部传感器的接入端插入测点的端口A和端口BQ，测点组成1/4桥电路。
具体的桥路接法根据具体的应变计灵活采用。例如，某些应变片可能为补偿片或等效电阻，此时测量的结果必须要根据实际情况进行必要的修正。对于使用应变式传感器进行测量时，需要根据传感器内部的接法按全桥或半桥连接，测量的结果按照传感器灵敏度进行修正。
进一步的，参见图1以及图3，应变仪还包括补偿应变片301，在应变仪上设置有补偿端子104(参见图1)，测量时，补偿应变片301通过该补偿端子104连接至应变仪，测量因温度变化产生的应力或应变。则在对某一外部传感器进行测量时，同时利用补偿应变片测量温度引起的误差，从外部传感器的测量结果中减去误差，得到去除温度影响的测量数据。
进一步的，参见图1，应变仪包括控制键盘103和用于显示信息的显示装置102。应变仪自身即可实现数据输入和控制，以及测量结果的显示，无需依赖计算机的控制和显示。
参见图4，控制键盘103至少包括如下：
数字输入键：如数字键1至数字键9；
测点参数设置键：如测点选择按键[On-Off]、桥路形式按键[Bri]、灵敏度参数按键[K/Sens]、最大力参数按键[R/Fmax]\
测量控制键：如复制按键[Copy]、按键[shift]控制上档功能，按键[Bal]控制平衡测量，按键[Meas]启动测量、平衡扫描按键[B-All]、设备号码按键[Reat Dev.N]，以及上下切换键[∧][∨]，以及返回键[←]；
显示内容控制键：页面管理按键[Timer Page]、数据查看按键[Trig Dis]。
本实施例不对按键名称以及按键个数进行具体限定。
进一步的，显示装置102为数码管。参见图5，示出了本实施例提供的一种数码管的示意图。并且，本实施例的应变仪设置有数据通信接口，不同应变仪由双绞线通过数据通信接口两两连接在一起，不同应变仪具有不同的设备标识号。对于多测点多测试内容的工程现场，可以通过双绞线将不同设备号的几台应变仪互相连接即可。
下面结合利用键盘控制测量的具体操作，来说明本方案，具体如下：
揿[Shift]键后<Shift>灯点亮，相应键的上档功能有效，执行完上档功能或再揿[Shift]或[←]键可退出上档功能。平衡测量时<Bal>灯点亮，测量时<Meas>灯点亮。
1.测点选择
测点的选择可在待命状态直接揿数字键或上下键实现。如揿[3]选择第3点；揿[1-]和[0]选择第10点；揿[1-]和[5]选择第15点；揿[1-]和[1-]选择第20点；揿[0/F]选择测力点。
2.测点参数设置
应变测点参数包括灵敏系数K、应变片阻值K、桥路形式Bri、测点选择性On-Off，这些参数可直接揿相应的功能键，进入参数设置状态后揿数字键修改相应的数字位即可。测点选择性通过揿[On-Off]键切换，测点选择性设置为Off后通过上下键将跳过该点。测力点参数包括灵敏度Sens、最大力Fmax，揿相应的功能键，进入参数设置状态后揿数字键修改相应的数字位即可设置其参数。
对于相同应变测点参数的设置，在设置好某测点参数后揿[Shift]键点亮<Shift>灯，启动上档功能，揿[Copy]键可将该参数复制到其它19个测点。
3.平衡
平衡功能通过揿[Bal]键完成。测量前的第一步工作就是测点平衡，采用初读数的方法，将测点的初始不平衡量显示并保存起来，以后的测量数值减去初始不平衡量就是应变变化量。
4.测量
测量功能通过揿[Meas]键完成。
5.扫描测量
通过揿[B-All]、[M-All]键完成扫描平衡和扫描测量。扫描测量时测点选择性设为Off的测点将会跳过，且平衡的初始不平衡量也会自动暂存，扫描测量的数值也会自动暂存在page页上。
6.页面管理
扫描测量、定时测量、触发测量时的测量数值仪器会自动保存，通过[Page]键来设置页面，扫描测量的数值就保存在该页上，也可通过数值页面来查看该页面上的测量数值。
7.数值查看
揿[Dis]键可查看保存在所设置的页面上的测量数据。如当前页面上的该点未测试，则显示六个 “n”。如该次测量测力点未测试，则显示测点数据时不显示力点数据，否则同时显示。
8.扫描速率
扫描平衡、扫描测量时有1、2、3、4、5、6、7、8、9九种速率可选，1最快，9最慢。可根据实际情况选择合适的速率。
9.设备号
总线组网需多机联接测试时，每台设备必须设置为不同的设备号。通过揿[ReatDev.N]键设置设备号，范围为0～99。
本实用新型实施例公开的应变仪，为相对复杂工程的测试提升了灵活性；通过总线组网模式，克服了含有大量测点且测试内容复杂的工程实际测试难题；能够脱机工作，通过键盘操作和数码管显示完成，避免了某些城市地下空间工程中联网联机困难的问题。真正做到数显、多功能、便携的应变测试。定义在上档功能上，通过键盘操作和数码管显示完成，避免了某些城市地下空间工程中联网联机困难的问题，真正实现数显、多功能、便携的应变测试。
需要说明的是，以上所述操作说明是对本实用新型技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其他修改，只要没超出本实用新型技术方案的思路和范围，均应包含在本实用新型所要求的权利范围之内。
Claims (10)
1.一种应变仪，其特征在于：所述应变仪中设置有多个测点，每个测点具有与外部传感器连接的端口和测点电路；应变仪中还设置有与每个测点对应的多个电阻，该电阻中的一个或多个可接入相应测点的测点电路或从测点电路断开；进行测量时，外部传感器的接入端插入测点的相应端口，导通或断开测点电路中的相应电阻，所述测点组成预定类型电桥的电路。
2.根据权利要求1所述的应变仪，其特征在于：所述测点组成全桥电路、半桥电路或者1/4桥电路。
3.根据权利要求2所述的应变仪，其特征在于：外部传感器的接入端插入测点的相应端口，断开测点电路中的所有电阻，所述测点组成全桥电路；外部传感器的接入端插入测点的相应端口，连通测点电路中的2个电阻，所述测点组成全半桥电路；外部传感器的接入端插入测点的相应端口，连通测点电路中的3个电阻，所述测点组成1/4电路。
4.根据权利要求2所述的应变仪，其特征在于：每个测点具有五个端口，分别为端口A、端口B、端口BQ、端口C和端口D；包含4个应变片的外部传感器的接入端插入测点的端口A、端口B和端口C时，测点组成全桥电路；包含2个应变片的外部传感器的接入端插入测点的端口A、端口B和端口C时，测点组成半桥电路；包含1个应变片的外部传感器的接入端插入测点的端口A和端口BQ，测点组成1/4桥电路。
5.根据权利要求1所述的应变仪，其特征在于：所述多个测点为相同测点，测量时，各个测点连接至任一需要测量的外部传感器；或者，在所述多个测点中选取一个测点作为特定测点，该特定测点具有固定的测点电路，测量时，该特定测点连接至预定类型的外部传感器。
6.根据权利要求1所述的应变仪，其特征在于：所述应变仪还包括补偿应变片，在应变仪上设置有补偿端子,测量时,补偿应变片通过该补偿端子连接至应变仪，测量因温度变化产生的应力或应变。
7.根据权利要求1所述的应变仪，其特征在于：所述应变仪包括控制键盘和用于显示信息的显示装置。
8.根据权利要求7所述的应变仪，其特征在于：所述控制键盘至少包括数字输入键、测点参数设置键、测量控制键和显示内容控制键；所述显示装置为数码管。
9.根据权利要求1所述的应变仪，其特征在于，所述应变仪设置有数据通信接口，不同应变仪由双绞线通过数据通信接口两两连接在一起，不同应变仪具有不同的设备标识号。
10.根据权利要求1所述的应变仪，其特征在于：所述电阻为低温漂电阻。
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Cited By (1)
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- 2017-04-18 CN CN201720405259.3U patent/CN206876120U/zh active Active
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