CN2526828Y - 一种智能应力测试仪 - Google Patents
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Abstract
一种智能应力测试仪。包括测量电桥、放大器、A/D转换器和面板控制器、供电器、存储器、液晶显示器，通道控制器，测量电桥经通道控制器与面板控制器相连，放大器输入信号为测量电桥电路输出信号，输出信号至A/D转换器，加设单片机于A/D转换器和液晶显示器间，单片机输出将应变数字信号输出至液晶显示器，同时还将应变转换为应力的值送至液晶显示器；面板控制器经单片机与通道控制器相连。它能将应力测量与计算一次完成。
Description
本实用新型涉及残余应力测试技术，具体地说是一种智能应力测试仪。
焊接残余应力的存在，对结构的抗疲劳断裂、抗应力腐蚀开裂、抗脆断等都有很密切的关系。如果能够对残余应力进行准确方便地测定，对结构内存在的残余应力大小和性质以及分布状态有清楚了解的话，那么就可以较科学地评价消除残余应力工艺技术的规范和消除效果。另外，通过测定残余应力，了解其分布范围、峰值大小及其位置，可为设计结构、选用材质提供科学的依据。所以测定残余应力是有重要意义和实用经济价值的。伴随测定方法的改进，其测量设备主要有：1)CCY-84型磁测应力仪用于对具有磁性的钢结构件，难以应付焊接接头组织结构发生变化的情况，并对构件的表面平整度要求很大，不能在工程中得到广泛应用；2)传统的静态电阻应变仪，从电子管型到晶体管型，如今发展成体积更轻便的集成电路型，是目前市场上广泛通用的应变测试仪。如YJ-26和YJ-27型应变仪，是近几年应力测定中的主要应变测量设备。这些应变仪虽在内部结构及外形重量上有所改进，但仍然未摆脱传统的单纯测量应变的设计思想，这就使得应力测定分应变测量与应力计算两步进行，不利于现场应力测定的简单、方便原则。综上，传统的应变测试设备，无论是磁测应力仪，还是动态电阻应变仪、静态电阻应变仪，所测得的都是应变值或是中间值；有的应变仪虽开发了打印功能，但打印的内容只是局限于应变范围，况且重量大，尺寸大，携带不便，操作复杂。
本实用新型的目的是提供一种新型的能将应力测量与计算一次完成的智能应力测试仪。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：包括测量电桥、放大器、A/D转换器和面板控制器、供电器、存储器、液晶显示器，通道控制器，其中测量电桥经通道控制器与面板控制器相连，放大器输入信号为测量电桥电路的电压输出信号，放大器输出放大信号接至A/D转换器，其特征在于：加设单片机于A/D转换器和液晶显示器之间，A/D转换器将应变信号转变为应变数字信号接至单片机的输入端，单片机输出将应变数字信号经存储器输出至液晶显示器，同时单片机将应变转换为应力的值也送至液晶显示器的输入端；面板控制器经单片机与通道控制器相连。
本实用新型具有如下优点：
1.具有应力测量与计算一体化特点。本实用新型以单片计算机为中央处理器，采用高精度测量放大器和电子多路开关进行数据的采集、处理，在简化上一代应变仪测量桥路的基础上，采用应变—应力的转化控制程序，使仪器在测量应变值的同时能直接计算、显示出残余应力值，实现了残余应力测量的自动化，大大简化了原始的应力测试过程，使采用压痕法测试应力技术变得十分简单。
2.具有多功能的特点。本实用新型的显示采用大屏幕液晶菜单方式，机内带有10点应变测试、自动调零、自动测试、测试数据屏幕显示、贮存、数据处理、打印输出等多功能，与现有的应力测试设备相比，精度更高，速度更快。
3.本实用新型具有体积小、重量轻、测试方便等特点。另外仪器内部带有充电及外部供电两路电路，在无供电的情况下也能正常测试，为用户在野外测试提供了方便。
4.应用范围广。本仪器可以作为压痕法测量残余应力专用设备，也可以结合其它测量方法用于现场、实验室等各种条件下的应力—应变测试，一机多用。
图1为本实用新型的电路框图。
图2为本实用新型的电路原理图。
图3为本实用新型的单片机中应变--变力转变程序流程图。
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1、2所示，本实用新型包括测量电桥、放大器、A/D转换器和面板控制器、供电器、存储器、液晶显示器，通道控制器，其中测量电桥分全桥、半桥两种连接方式，每个连接方式有10点应变测试通道，经通道控制器与面板控制器相连，即通道号的设置由通道控制器通过面板按键的选择进行自动控制；放大器输入信号为测量电桥电路的电压输出信号，放大器输出将电压信号放大，接至A/D转换器，加设一单片机于A/D转换器和液晶显示器之间，A/D转换器将电压信号转变为数字信号接至单片机的输入端，单片机输出将应变数字信号经存储器输出至液晶显示器，同时单片机中应变-变力转变程序将应变转换为应力的值也送至液晶显示器的输入端；单片机输出还经串口接打印机，面板控制器经单片机与通道控制器相连；A、B、C、D为应力测试端点；
所述测量电桥输入端由两级运算放大器F4、F5提供桥压，与测量电桥输出端连接的放大器由运算放大器F1～F3三级串联组成，A/D转换器U2采用A/D7710芯片，单片机U3采用89C52芯片，其输出信号经存储器U4(X25045)至液晶显示器，液晶显示器为TLX-711A图形液晶显示器，面板控制器U5采用HC245芯片，其输出分别至单片机U3和液晶显示器，通道控制器U1采用4514芯片，输出至测量电桥，供电器由串联连接的充电器件(U6)、电压分配器件(U7)、稳压器件U8～U9组成，分别采用779、712、649、34063芯片，稳压器件U8～U9将电压稳在±8.5V。
本实用新型工作原理是：
由面板控制器通过按键给出信号，经单片机U3、通道控制器U1将通道信号送至测量电桥，控制测量电桥通道，测量电桥输出经放大器F1～F3将测量电压信号放大，再经A/D转换器U2将电压信号转换为数字信号，单片机U3中应变应力转换程序将应变转换为应力的值送至液晶显示器的输入端，单片机U3还将应变数字信号送至液晶显示器。
如图3所示，所述应变—应力转化程序，具体流程为：首先按键输入预测材料常数：屈服应力YS，打印地址n，弹性模量E，泊松比μ，按键输入斜率a1，截距b1，斜率a2，截距b2，再读入测点应变值ε1和ε2，然后铵键输入压痕直径d，进行a＝a1-b1d及b＝a2-b2d操作，用公式εe1＝(ε1-b)/a和εe2＝(ε2-b)/a计算弹性应变值，将其值代入残余应力求解公式：
σ1＝E(εe1+μεe2)/(1-μ2)
σ2＝E(εe2+μεe1)/(1-μ2)求得残余应力，然后判断残余应力σ1或σ2是否大于屈服应力YS，如果为肯定结果，再决定是否继续，若继续，则回初始待输入材料参数状态，继续测试下一个数据，否则显示输出残余应力σ1、σ2值；若判断残余应力σ1或σ2是否大于屈服应力YS为否定结果，则直接显示输出残余应力σ1、σ2值。
主要功能：
1.可用于压痕法的残余应力测量和其他方法的应变测量；
2.10通道的数据测量、贮存、显示及打印输出；
3.自动标定、自动调零、自动测量；
4.应变—应力的自动转化；
5.机内自动供电、自动充电。
主要技术指标：
1.输入应变范围：0～±32768με；
2.测量方式：全桥、半桥、1/4桥；
3.灵敏系数K范围：0.100～9.999；
4.线性误差：≤±0.1％±5字；
5.零点漂移：≤5με±5字；
6.外形尺寸：290×200×120mm；
7.重 量：≈1Kg。
本实用新型作为一种无损高精度的应力测试仪，试用于国内工程的应力测试中，使得实验压痕法的应力测试过程更加简单方便，与现有的应力测试设备相比，精度更高，速度更快。
比较例
原机械部郑州机械研究所在最近几年研制的YC-III型应力测量仪，是盲孔法和环芯法两种方法测量残余应力的专用仪器。YC-III型应力测量仪重量大、体积大，面板设计较为复杂，而且不能实现压痕法测量应力时应力—应变的自动转化。
Claims (2)
1.一种智能应力测试仪，包括测量电桥、放大器、A/D转换器和面板控制器、供电器、存储器、液晶显示器，通道控制器，其中测量电桥经通道控制器与面板控制器相连，放大器输入信号为测量电桥电路的电压输出信号，放大器输出放大信号接至A/D转换器，其特征在于：加设单片机于A/D转换器和液晶显示器之间，A/D转换器将应变信号转变为应变数字信号接至单片机的输入端，单片机输出将应变数字信号经存储器输出至液晶显示器，同时单片机将应变转换为应力的值也送至液晶显示器的输入端；面板控制器经单片机与通道控制器相连。
2.按照权利要求1所述智能应力测试仪，其特征在于：所述单片机输出经串口接打印机。
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| CN 01241657 CN2526828Y (zh) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 一种智能应力测试仪 |
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| CN 01241657 CN2526828Y (zh) | 2001-05-18 | 2001-05-18 | 一种智能应力测试仪 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1321315C (zh) * | 2005-05-27 | 2007-06-13 | 南京航空航天大学 | 柔性化应变信号现场采集系统 |
| CN109141216A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-04 | 江苏师范大学 | 一种基于单片机的电阻应变仪 |
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2001
- 2001-05-18 CN CN 01241657 patent/CN2526828Y/zh not_active Expired - Fee Related
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