本發(fā)明涉及一種測量變化量的儀器，具體地說是一種應(yīng)變儀。
背景技術(shù)：
電阻應(yīng)變計(jì)是一種用途廣泛的高精度力學(xué)量傳感元件，其基本任務(wù)就是把構(gòu)件表面的變形量轉(zhuǎn)變?yōu)槠渥陨碜柚档淖兓M(jìn)而被電阻應(yīng)變儀測量。靜態(tài)應(yīng)變儀是專為測試應(yīng)變計(jì)的形變從而監(jiān)測工程結(jié)構(gòu)變形的檢測儀器。市場上現(xiàn)有的靜態(tài)應(yīng)變儀通過傳感器采集信號(hào)，由測量電橋得到變形量的電路信號(hào)，并在計(jì)算機(jī)上展示出來。
然而，現(xiàn)有應(yīng)變儀預(yù)先配置好測量電橋，測量電橋是固定的，測點(diǎn)數(shù)量較少，且一般都需要聯(lián)機(jī)工作，對于城市地下工程中需要去現(xiàn)場實(shí)測的一些結(jié)構(gòu)變形來說，不夠方便快捷。并且考慮到工程現(xiàn)場的實(shí)際需求，往往需要有多個(gè)測點(diǎn)同時(shí)工作，且測試任務(wù)各不相同，現(xiàn)有應(yīng)變儀無法滿足實(shí)際工程測量的需求。因此，如何將上述缺陷完美的解決以提高應(yīng)變儀的利用率，進(jìn)而給工程測試人員帶來方便，己經(jīng)成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是優(yōu)化上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，解決目前存在的技術(shù)缺陷。
為實(shí)現(xiàn)此目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種應(yīng)變儀，其中，應(yīng)變儀中設(shè)置有多個(gè)測點(diǎn)，每個(gè)測點(diǎn)具有與外部傳感器連接的端口和測點(diǎn)電路；應(yīng)變儀中還設(shè)置有與每個(gè)測點(diǎn)對應(yīng)的多個(gè)電阻，該電阻中的一個(gè)或多個(gè)可接入相應(yīng)測點(diǎn)的測點(diǎn)電路或從測點(diǎn)電路斷開；進(jìn)行測量時(shí)，外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的相應(yīng)端口，導(dǎo)通或斷開測點(diǎn)電路中的相應(yīng)電阻，測點(diǎn)組成預(yù)定類型電橋的電路。
進(jìn)一步的，測點(diǎn)組成全橋電路、半橋電路或者1/4橋電路。
進(jìn)一步的，外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的相應(yīng)端口，斷開測點(diǎn)電路中的所有電阻，測點(diǎn)組成全橋電路；外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的相應(yīng)端口，連通測點(diǎn)電路中的2個(gè)電阻，測點(diǎn)組成全半橋電路；外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的相應(yīng)端口，連通測點(diǎn)電路中的3個(gè)電阻，測點(diǎn)組成1/4電路。
進(jìn)一步的，每個(gè)測點(diǎn)具有五個(gè)端口，分別為端口a、端口b、端口bq、端口c和端口d；
包含4個(gè)應(yīng)變片的外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的端口a、端口b和端口c時(shí)，測點(diǎn)組成全橋電路；包含2個(gè)應(yīng)變片的外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的端口a、端口b和端口c時(shí)，測點(diǎn)組成半橋電路；包含1個(gè)應(yīng)變片的外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的端口a和端口bq，測點(diǎn)組成1/4橋電路。
進(jìn)一步的，多個(gè)測點(diǎn)為相同測點(diǎn)，測量時(shí)，各個(gè)測點(diǎn)連接至任一需要測量的外部傳感器；
或者，在多個(gè)測點(diǎn)中選取一個(gè)測點(diǎn)作為特定測點(diǎn)，該特定測點(diǎn)具有固定的測點(diǎn)電路，測量時(shí)，該特定測點(diǎn)連接至預(yù)定類型的外部傳感器。
進(jìn)一步的，應(yīng)變儀還包括補(bǔ)償應(yīng)變片，在應(yīng)變儀上設(shè)置有補(bǔ)償端子，測量時(shí)，補(bǔ)償應(yīng)變片通過該補(bǔ)償端子連接至應(yīng)變儀，測量因溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力或應(yīng)變。
進(jìn)一步的，應(yīng)變儀包括控制鍵盤和用于顯示信息的顯示裝置。
進(jìn)一步的，控制鍵盤至少包括數(shù)字輸入鍵、測點(diǎn)參數(shù)設(shè)置鍵、測量控制鍵和顯示內(nèi)容控制鍵；顯示裝置為數(shù)碼管。
進(jìn)一步的，應(yīng)變儀設(shè)置有數(shù)據(jù)通信接口，不同應(yīng)變儀由雙絞線通過數(shù)據(jù)通信接口兩兩連接在一起，不同應(yīng)變儀具有不同的設(shè)備標(biāo)識(shí)號(hào)。
進(jìn)一步的，電阻為低溫漂電阻。
本實(shí)施例的技術(shù)方案至少具有如下有益效果：
1.通過設(shè)置多個(gè)測點(diǎn)，例如20個(gè)測點(diǎn)和1個(gè)特定的測力點(diǎn)，所有測點(diǎn)都內(nèi)置對應(yīng)的精密低溫漂電阻，每個(gè)測點(diǎn)都可通過不同的組橋方式組成全橋、半橋、1/4橋的形式，能夠根據(jù)實(shí)際測量需求切換不同的測量電橋，為復(fù)雜的工程測試提升了靈活性。
并且，利用補(bǔ)償應(yīng)變片消除溫度對應(yīng)力或應(yīng)變造成的誤差，提高了測量準(zhǔn)確性。
2.增加總線組網(wǎng)功能，組網(wǎng)測量時(shí)只需保證每臺(tái)儀器的設(shè)備號(hào)相異即可，解決了含有大量測點(diǎn)的工程實(shí)際測試難題。此外，在高等院校教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，總線組網(wǎng)功能亦可方便地將實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)，方便開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。
3.可以不依賴于計(jì)算機(jī)配合，實(shí)現(xiàn)了脫機(jī)測試功能，脫機(jī)操作通過高可靠性硅膠鍵盤操作和數(shù)碼管顯示完成，避免了某些城市地下空間工程中聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機(jī)困難的問題。為了方便簡化操作，將相對復(fù)雜的功能鍵集成定義在某一預(yù)定功能上，可根據(jù)實(shí)際使用情況靈活切換。
4.本發(fā)明實(shí)施例使靜態(tài)應(yīng)變測試的穩(wěn)定性及現(xiàn)場適應(yīng)性得到了較大的突破。測點(diǎn)不用連接線、不用短接片，真正地消除了熱電勢的影響，儀器自身不會(huì)產(chǎn)生漂移，系統(tǒng)絕對真實(shí)反映應(yīng)變信號(hào)的實(shí)際變化；同時(shí)系統(tǒng)也具有諸多適應(yīng)現(xiàn)場測試(如測點(diǎn)利用率、供電方式、組網(wǎng)方式、測試方式、遠(yuǎn)程遙測等)的人性化功能。各種類型的振弦式測試產(chǎn)品和電阻應(yīng)變式測試產(chǎn)品可以無縫對接此應(yīng)變儀且支持多種橋路形式及傳感器、支持多種通訊接口，真正做到數(shù)顯、多功能、便攜的應(yīng)變測試。
附圖說明
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步描述。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的應(yīng)變儀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2(a)至2(c)是本發(fā)明實(shí)施例提供的具體橋路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明總線組網(wǎng)功能接口。
圖4是本發(fā)明硅膠鍵盤示意圖。
圖5是本發(fā)明數(shù)碼管顯示屏示意圖。
具體實(shí)施方式
為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合附圖和操作說明來對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。以下操作說明僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的升級(jí)與改進(jìn)，而不能以此來限制本發(fā)明的使用范圍。
本發(fā)明提供了一種便攜式多功能應(yīng)變儀，尤其適用于城市地下空間工程方向?qū)Y(jié)構(gòu)變形的應(yīng)力應(yīng)變測量，同時(shí)也適用于高等院?？蒲小⒔虒W(xué)的需求。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種應(yīng)變儀。參見圖1，應(yīng)變儀10中設(shè)置有多個(gè)測點(diǎn)101，每個(gè)測點(diǎn)101具有與外部傳感器連接的端口(如圖1中端口a至端口d)和測點(diǎn)電路(未示出)；應(yīng)變儀中還設(shè)置有與每個(gè)測點(diǎn)對應(yīng)的多個(gè)電阻，該電阻中的一個(gè)或多個(gè)可接入相應(yīng)測點(diǎn)的測點(diǎn)電路或從測點(diǎn)電路斷開；進(jìn)行測量時(shí)，外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的相應(yīng)端口，導(dǎo)通或斷開測點(diǎn)電路中的相應(yīng)電阻，測點(diǎn)組成預(yù)定類型電橋的電路。
可選的，進(jìn)一步的，上述電阻為精密低溫漂電阻。
本實(shí)施例通過設(shè)置多個(gè)測點(diǎn)，所有測點(diǎn)都內(nèi)置對應(yīng)的精密低溫漂電阻，每個(gè)測點(diǎn)都可通過不同的組橋方式組成全橋、半橋、1/4橋的形式，能夠根據(jù)實(shí)際測量需求切換不同的測量電橋，為復(fù)雜的工程測試提升了靈活性。
在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，本發(fā)明的每一測點(diǎn)都具有全橋、半橋、1/4橋三種形式可配置，橋路連接和配置必須保持一致才能保證正確的應(yīng)變測試。測點(diǎn)組成的電路包括但不局限于全橋電路、半橋電路或者1/4橋電路。
實(shí)現(xiàn)具體類型的電路時(shí)，外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的相應(yīng)端口，斷開測點(diǎn)電路中的所有電阻，測點(diǎn)組成全橋電路；外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的相應(yīng)端口，連通測點(diǎn)電路中的2個(gè)電阻，測點(diǎn)組成全半橋電路；外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的相應(yīng)端口，連通測點(diǎn)電路中的3個(gè)電阻，測點(diǎn)組成1/4電路。這些電路為惠斯通電橋電路。
即組成橋路時(shí)，外部傳感器內(nèi)部具有相應(yīng)的等效電阻，每個(gè)測點(diǎn)內(nèi)置相應(yīng)的電阻，當(dāng)傳感器連接全橋傳感器時(shí)，即傳感器有4根線(即接入端)與采集儀連接，則不需調(diào)用采集儀的內(nèi)置電阻，便可組成完整的惠斯通電橋，完成測試；當(dāng)測點(diǎn)半橋連接時(shí)，要調(diào)用采集儀里測點(diǎn)的兩個(gè)電阻，組成惠斯通電橋；當(dāng)測點(diǎn)組成1/4橋時(shí)，則調(diào)用采集儀內(nèi)測點(diǎn)的3個(gè)電阻組成完整的惠斯通電橋。
進(jìn)一步的，本實(shí)施例的應(yīng)變儀中的多個(gè)測點(diǎn)為相同測點(diǎn)，測量時(shí)，各個(gè)測點(diǎn)連接至任一需要測量的外部傳感器，即每一測點(diǎn)可連接至任意類型的傳感器；或者，在多個(gè)測點(diǎn)中選取一個(gè)測點(diǎn)作為特定測點(diǎn)，該特定測點(diǎn)具有固定的測點(diǎn)電路，測量時(shí)，該特定測點(diǎn)連接至預(yù)定類型的外部傳感器。參見圖1，應(yīng)變儀設(shè)置20個(gè)相同的測點(diǎn)101，以滿足同時(shí)對多個(gè)傳感器進(jìn)行測量的需求，并專門獨(dú)立設(shè)置一個(gè)特點(diǎn)測點(diǎn)(測力點(diǎn))105來測量應(yīng)力應(yīng)變，該測點(diǎn)只連接應(yīng)力應(yīng)變傳感器，簡化配置操作，方便測量或教學(xué)。
參見圖1與圖2(a)至2(c)，每個(gè)測點(diǎn)具有五個(gè)端口201，分別為端口a、端口b、端口bq、端口c和端口d；
圖2(a)為全橋電路連接示意圖，包含4個(gè)應(yīng)變片202的外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的端口a、端口b和端口c時(shí)，測點(diǎn)組成全橋電路；
圖2(b)為半橋電路連接示意圖，包含2個(gè)應(yīng)變片的外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的端口a、端口b和端口c時(shí)，測點(diǎn)組成半橋電路；
圖2(c)為1/4橋電路連接示意圖，包含1個(gè)應(yīng)變片的外部傳感器的接入端插入測點(diǎn)的端口a和端口bq，測點(diǎn)組成1/4橋電路。
具體的橋路接法根據(jù)具體的應(yīng)變計(jì)靈活采用。例如，某些應(yīng)變片可能為補(bǔ)償片或等效電阻，此時(shí)測量的結(jié)果必須要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行必要的修正。對于使用應(yīng)變式傳感器進(jìn)行測量時(shí)，需要根據(jù)傳感器內(nèi)部的接法按全橋或半橋連接，測量的結(jié)果按照傳感器靈敏度進(jìn)行修正。
進(jìn)一步的，參見圖1以及圖3，應(yīng)變儀還包括補(bǔ)償應(yīng)變片301，在應(yīng)變儀上設(shè)置有補(bǔ)償端子104(參見圖1)，測量時(shí)，補(bǔ)償應(yīng)變片301通過該補(bǔ)償端子104連接至應(yīng)變儀，測量因溫度變化產(chǎn)生的應(yīng)力或應(yīng)變。則在對某一外部傳感器進(jìn)行測量時(shí)，同時(shí)利用補(bǔ)償應(yīng)變片測量溫度引起的誤差，從外部傳感器的測量結(jié)果中減去誤差，得到去除溫度影響的測量數(shù)據(jù)。
進(jìn)一步的，參見圖1，應(yīng)變儀包括控制鍵盤103和用于顯示信息的顯示裝置102。應(yīng)變儀自身即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸入和控制，以及測量結(jié)果的顯示，無需依賴計(jì)算機(jī)的控制和顯示。
參見圖4，控制鍵盤103至少包括如下：
數(shù)字輸入鍵：如數(shù)字鍵1至數(shù)字鍵9；
測點(diǎn)參數(shù)設(shè)置鍵：如測點(diǎn)選擇按鍵[on-off]、橋路形式按鍵[bri]、靈敏度參數(shù)按鍵[k/sens]、最大力參數(shù)按鍵[r/fmax]\
測量控制鍵：如復(fù)制按鍵[copy]、按鍵[shift]控制上檔功能，按鍵[bal]控制平衡測量，按鍵[meas]啟動(dòng)測量、平衡掃描按鍵[b-all]、設(shè)備號(hào)碼按鍵[reatdev.n]，以及上下切換鍵
顯示內(nèi)容控制鍵：頁面管理按鍵[timerpage]、數(shù)據(jù)查看按鍵[trigdis]。
本實(shí)施例不對按鍵名稱以及按鍵個(gè)數(shù)進(jìn)行具體限定。
進(jìn)一步的，顯示裝置102為數(shù)碼管。參見圖5，示出了本實(shí)施例提供的一種數(shù)碼管的示意圖。并且，本實(shí)施例的應(yīng)變儀設(shè)置有數(shù)據(jù)通信接口，不同應(yīng)變儀由雙絞線通過數(shù)據(jù)通信接口兩兩連接在一起，不同應(yīng)變儀具有不同的設(shè)備標(biāo)識(shí)號(hào)。對于多測點(diǎn)多測試內(nèi)容的工程現(xiàn)場，可以通過雙絞線將不同設(shè)備號(hào)的幾臺(tái)應(yīng)變儀互相連接即可。
下面結(jié)合利用鍵盤控制測量的具體操作，來說明本方案，具體如下：
撳[shift]鍵后<shift>燈點(diǎn)亮，相應(yīng)鍵的上檔功能有效，執(zhí)行完上檔功能或再撳[shift]或[←]鍵可退出上檔功能。平衡測量時(shí)<bal>燈點(diǎn)亮，測量時(shí)<meas>燈點(diǎn)亮。
1.測點(diǎn)選擇
測點(diǎn)的選擇可在待命狀態(tài)直接撳數(shù)字鍵或上下鍵實(shí)現(xiàn)。如撳[3]選擇第3點(diǎn)；撳[1-]和[0]選擇第10點(diǎn)；撳[1-]和[5]選擇第15點(diǎn)；撳[1-]和[1-]選擇第20點(diǎn)；撳[0/f]選擇測力點(diǎn)。
2.測點(diǎn)參數(shù)設(shè)置
應(yīng)變測點(diǎn)參數(shù)包括靈敏系數(shù)k、應(yīng)變片阻值k、橋路形式bri、測點(diǎn)選擇性on-off，這些參數(shù)可直接撳相應(yīng)的功能鍵，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)后撳數(shù)字鍵修改相應(yīng)的數(shù)字位即可。測點(diǎn)選擇性通過撳[on-off]鍵切換，測點(diǎn)選擇性設(shè)置為off后通過上下鍵將跳過該點(diǎn)。測力點(diǎn)參數(shù)包括靈敏度sens、最大力fmax，撳相應(yīng)的功能鍵，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)后撳數(shù)字鍵修改相應(yīng)的數(shù)字位即可設(shè)置其參數(shù)。
對于相同應(yīng)變測點(diǎn)參數(shù)的設(shè)置，在設(shè)置好某測點(diǎn)參數(shù)后撳[shift]鍵點(diǎn)亮<shift>燈，啟動(dòng)上檔功能，撳[copy]鍵可將該參數(shù)復(fù)制到其它19個(gè)測點(diǎn)。
3.平衡
平衡功能通過撳[bal]鍵完成。測量前的第一步工作就是測點(diǎn)平衡，采用初讀數(shù)的方法，將測點(diǎn)的初始不平衡量顯示并保存起來，以后的測量數(shù)值減去初始不平衡量就是應(yīng)變變化量。
4.測量
測量功能通過撳[meas]鍵完成。
5.掃描測量
通過撳[b-all]、[m-all]鍵完成掃描平衡和掃描測量。掃描測量時(shí)測點(diǎn)選擇性設(shè)為off的測點(diǎn)將會(huì)跳過，且平衡的初始不平衡量也會(huì)自動(dòng)暫存，掃描測量的數(shù)值也會(huì)自動(dòng)暫存在page頁上。
6.頁面管理
掃描測量、定時(shí)測量、觸發(fā)測量時(shí)的測量數(shù)值儀器會(huì)自動(dòng)保存，通過[page]鍵來設(shè)置頁面，掃描測量的數(shù)值就保存在該頁上，也可通過數(shù)值頁面來查看該頁面上的測量數(shù)值。
7.數(shù)值查看
撳[dis]鍵可查看保存在所設(shè)置的頁面上的測量數(shù)據(jù)。如當(dāng)前頁面上的該點(diǎn)未測試，則顯示六個(gè)“n”。如該次測量測力點(diǎn)未測試，則顯示測點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)不顯示力點(diǎn)數(shù)據(jù)，否則同時(shí)顯示。
8.掃描速率
掃描平衡、掃描測量時(shí)有1、2、3、4、5、6、7、8、9九種速率可選，1最快，9最慢?？筛鶕?jù)實(shí)際情況選擇合適的速率。
9.設(shè)備號(hào)
總線組網(wǎng)需多機(jī)聯(lián)接測試時(shí)，每臺(tái)設(shè)備必須設(shè)置為不同的設(shè)備號(hào)。通過撳[reatdev.n]鍵設(shè)置設(shè)備號(hào)，范圍為0～99。
本發(fā)明實(shí)施例公開的應(yīng)變儀，為相對復(fù)雜工程的測試提升了靈活性；通過總線組網(wǎng)模式，克服了含有大量測點(diǎn)且測試內(nèi)容復(fù)雜的工程實(shí)際測試難題；能夠脫機(jī)工作，通過鍵盤操作和數(shù)碼管顯示完成，避免了某些城市地下空間工程中聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機(jī)困難的問題。真正做到數(shù)顯、多功能、便攜的應(yīng)變測試。定義在上檔功能上，通過鍵盤操作和數(shù)碼管顯示完成，避免了某些城市地下空間工程中聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機(jī)困難的問題，真正實(shí)現(xiàn)數(shù)顯、多功能、便攜的應(yīng)變測試。
需要說明的是，以上所述操作說明是對本發(fā)明技術(shù)方案的說明而非限制，所屬技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員的等同替換或者根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)而做的其他修改，只要沒超出本發(fā)明技術(shù)方案的思路和范圍，均應(yīng)包含在本發(fā)明所要求的權(quán)利范圍之內(nèi)。