公告:
纯应变 您当前所在位置:澳门永利网开户 > 纯应变 > 正文

应力变化的测量是一个十分重要又要求甚高的领域

来源:未知作者:admin 更新时间:2018-05-30 14:19
(2)能将微量的电阻变化率改变成电压或电流的变化,并具有足够高的活络度。 应变片丈量应变时是操纵电阻丝的电阻率随丝的变形而变化的关系,把力学参数转化成与之成比列的电学参数。应变片在工作过程中惹起的是电阻的变化。通过丈量电桥的细小电阻变化转换成

  (2)能将微量的电阻变化率改变成电压或电流的变化,并具有足够高的活络度。

  应变片丈量应变时是操纵电阻丝的电阻率随丝的变形而变化的关系,把力学参数转化成与之成比列的电学参数。应变片在工作过程中惹起的是电阻的变化。通过丈量电桥的细小电阻变化转换成电压或电流的变化,再颠末放大器放大,并按照某一比列常数关系,将其变换成试件的应变值面展现出来。完成上述工作的仪器叫做应变仪。其道理如图1所示。

  因为对统一负载电桥在不怜悯况下,需要利用恒压源或者恒流源,所以我们需要在桥源部门有个无电阻值(以包管利用恒压源时不会对负载桥源发生分压),细密的V/I选择切换电路。同时又因为在负载利用恒流源时,需要具有低漂移,高精度,而大功率的驱动电路,一般的细密仪表放大器难以同时满足以上前提。所以在本文中我们采用了一个全新方式来发生高精度,且大电流的恒流源体例。

  应变片所感触感染的机械应变量一般为10-6-10-2,随之而发生的电阻变化率也大约在10-6~10-2数量级之间。如许小的电阻变化一般的电阻丈量仪表很难测出,所以必需采用必然形式的丈量电路将细小的电阻变化率转化成电压或电流的变化,才能用电子仪表记载或显示出来。

  通过以上设置,我们能够在为外接负载电桥供给细密程控恒压源的同时,避免了从应变仪本身电源引入得噪声。由于凡是应变仪利用外部220V交换电源,再在应变仪内部颠末交直流变换获得直流电压源(如+12V),可是如许做凡是会在应变仪的电源之中留下很强的工频噪声。对于测试细小应变的电桥来说,明显这些噪声是不成接管的。而本设想的益处就在于,我们既通过DAC发生的电压外接负载电桥供给了高精度的恒压基准,又由仪器本身的电源通过场效应管供给驱动电流,在大幅提高应变仪带负载能力的同时,无效地将噪声减之最小。

  同样如图4所示,当继电器的COM端和OFF端相接触时。此时外接负载电桥的2端通过继电器毗连的一个400的细密电阻接地,与此同时2端还与基准电压电路输出的切确电压值V-COM通过继电器相连。同时电桥的1端仍然和场效应管的S端连在一路。我们仍然设V-COM=8 V,则此时场效应管的VGS=4V而VDS0V,所以场效应管处于打开形态。而流过负载电桥的电流,由基尔霍夫定律可知:从负载电桥的1端流入电桥的电流,I1等于从其2端经细密电阻流人大地的电流I2。而此时I2的大小是能够通过电压基准电路输出的的细密电压值V-COM与细密电阻R2节制的。同时和恒压源一样应变仪本身的+12V电源和场效应管只是供给负载电桥的电流,但不克不及决定其大小。所以我们同样实现了在为外接负载供给细密低误差的恒流源的同时,无效隔离了仪器本身电源引入的噪声。

  应变仪对桥源的精度要求很高,所以在电源的设想过程中必然要留意电源的精度可以或许达到要求。电源除了要满足精度要求以外,为了满足分歧的使用场所,应变仪还要求电源能供给电压源和电流源两中分歧的电桥形式。当仪器仪表输出的模仿信号需要传输较远距离时,一般采用电流信号而不是电压信号,由于电流信号抗干扰能力强,信号线电阻不会导致信号丧失。电流大小由负载大小决定,一般为0 mA~20 mA。当智能仪器输出的模仿信号需要传输给多个仪器仪表时,一般采用直流电压信号而不是直流电流信号。这是由于,若是采用直流电流信号,为了包管多个领受信号的设备获得同样的信号,必需将他们的输入端互相串联起来。这就导致了一个不靠得住的要素,当任何一个领受设备发生断路毛病时,其他领受设备也会得到信号。并且,互相串联的各个接管设备也会失却信号。并且,互相串联的各个接管设备对地的电位不等,也会引出一些麻烦。 同时为了添加应变仪利用的矫捷性和普遍性,本设想研制了可程控电源。所谓程控电源就是可以或许按照事后设定好的法式和数值主动节制电源设备的输出(电压或电流),使其不变在给定命值。

  通过对DAC,场效应管和继电器的无效组合,构成了满足应变测试要求的细密,低误差,低噪声的程控恒压/恒流源。通过DAC为负载电桥生成细密的基准电压或电流值,可是通过仪器本身的电源供给负载的驱动电流。如许既处理了一般的桥源驱动能力不强的问题,又无效的隔离了应变仪电源本身所带的噪声。同时我们通过FPGA对继电器的节制,矫捷地在恒压源和恒流源之间进行了选择切换,使其在统一时辰只要一种激励源在利用之中,无效的降低了电路的功耗。总之,比拟于其他用于应变仪的桥源,本设想体积更小,功耗更低,设置装备摆设矫捷同时也达到了丈量要求。本设想曾经成功使用于现实的应变仪之中,通过现实试验与利用,其达到了设想尺度。

  (1)丈量电桥和其激励都该当有足够高的精度,并可按照测试的分歧要求,可矫捷节制激励大小。

  如图3所示,假设此时DAC输出的尺度电压值为8 V,则同过开环毗连的细密放大器OPA 227的输出端输出12V的电压参加效应管IRF 840的G端,以节制其开闭。同时从OPA 227负端输出同样的尺度电压值8V至继电器的COM端。通过ON/OFF节制信号,使继电器的COM端和ON端连通。因为继电器的内阻很是小,能够忽略不计,应变仪所以能够认为其无分压效应,则其外接负载电桥的1端电压为尺度的8V,而其2端通过继电器接地。同时对于IRF840的G端和S端,它们的电压为VGS=4V,而VDS=4V,由场效应管的输出特征可知,此时在场效应管能够通过最大1 A的电流,可是在本设想中电流大小由DAC发生的细密、低误差电压值(在此为8V)和负载电桥阻值决定,而+12V电源和其庇护电阻R1只起到供给电流的感化。

  在工程实践中,应力变化的丈量是一个十分主要又要求甚高的范畴。因为应变丈量属于微弱信号丈量,需要检测出几十微欧的变化,为削减非线性误差,所以常常采用差动电桥,恒流源或者恒压源的丈量方案,此中恒压/恒流源的细密程度间接决定了应变丈量的细密程度。这就提出了对高细密度的恒压/恒流源要求。

  如图2所示,在本模块中,为了包管设想精度我们选用16位可编程D/A转换器,如许我们能够使其步长为10W(216)0.152mV。所以当我们的电压激励为2V时,16位DAC电压输出的最大误差为,所以其完全合适系统设想要求。我们选用的DAC是DAC 7731EC,并陪以MAX 6225的2.5 V外部参考电压源,以最小程度的减小非线LSB。到此,我们从DAC获得了高精度的恒定电压,可是因为DAC带负载的能力很差,不克不及驱动后面的V/I选择电路和恒压恒流源驱动电路,则我们需要在DAC输出之后加一个驱动电路,在这里我们选择的是高精度运算放大器OPA 227。从图中能够一开到我们是用的是开环毗连体例,如许即能够实现最大电压值以节制场效应管的G端又能达到电压隔离的目标。

关于我们
联系我们
  • 杭州浩博建筑装饰工程有限公司
  • 联系地址:杭州市益乐路方家花苑43号2楼
  • 电 话:0571-85360638
  • 传 真:0571-85360638