专利名称：恒流式静态电阻应变仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及结构件应力测试的一种仪器，尤其涉及一种恒流式静态电阻应变仪。
背景技术：
电阻应变计将构件表面受力应变转换为电阻变化，由于构件应变一般较小，为了保证一定的测量精度，要求测量仪器的灵敏度能达到1-5微应变。一般采用电阻应变仪把应变计的ΔR/R转换为电流或电压的增量ΔI或ΔV，并经电子放大器进行放大，最后以应变数值显示或送计算机处理。目前常用恒压静态电阻应变仪，在应变仪的直流电桥中，一组电阻为平衡用固定电阻，一组电阻为电阻应变计电阻，这一组中一个电阻为工作应变计，另一电阻为温度补偿应变计，实际测量为多点静态应变测量，为此在应变片电阻回路中接有干簧管继电器对测点进行切换。从应用的实践看，现有的恒压式静态电阻应变仪存在以下一些不足一是电桥特性存在的非线性，当测量应变大于5000微应变时，误差略等于或大于-0.5％；二是长导线补偿，导线较长时，要对应变测量值进行修正，并且所用导线的长度、截面积都应相同，若测量环境很恶劣，则可引起导线电阻的变化，从而影响应变测量值的精度；三是继电器的触点电阻大，温度影响大，继电器使用寿命短，而且切换速度慢，价格高和体积大。
发明目的本发明的目的针对现有恒压式静态电阻应变仪存在的上述不足，提供一种没有电桥特性的非线性、无长导线补偿及对测点进行快速切换且使用寿命长的恒流式静态电阻应变仪。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种恒流式静态电阻应变仪，包括壳体，由外接的应变片电阻和壳体内取样电阻组成的桥路，桥路的输出端联接的差动放大器，差动放大器后联接的滤波器、A/D转换电路、存储器和控制电路，其特征在于桥路的源端联接串接的恒流源和电子模拟开关电路，两取样电阻前端所在臂中串接缓冲器。
本发明通过在桥路的输入端设置恒流源和电子模拟开关电路，采用恒流激励电子开关切换技术，彻底克服了现有应变仪使用手动开关和继电器触点进行桥路切换的种种弊端，将电子模拟开关电路的电阻排除在桥路测试电阻变化之外，因此应变仪输出电压只与激励电流、应变电阻、应变片灵敏度系数、应变值有关，与导线电阻无关，也与电子模拟开关电阻无关，同时，对于大应变测量，也没有桥路非线性，本发明体积小，重量轻，抗干扰能力强，稳定性好，是现有恒压式静态电阻应变仪极好的替代产品，适用于机械、土建等多领域对结构应力的测量，也是进行科研、教学的重要仪器之一。
附图1为本发明部分电路框图；附图2为本发明部分电路图；附图中，电阻R1、R2，应变片电阻RS1、RS2，取样电阻R3、R4，二极管V1，电容C1，集成电路N1(741)、N2(4051)、N3(LF353)、N4，接口A、B、C、B’。
具体实施例方式
本发明由壳体、壳体内包括集成电路N1(741)及其外围电路组成的恒流源，集成电路N2(4051)组成的电子模拟开关电路，外接的应变片电阻RS1、RS2与取样电阻R3、R4组成的桥路，取样电阻R3、R4前端所在臂串接的由集成电路N3(LF353)组成的缓冲器及桥路输出端联接的集成电路N4组成的差动放大器以及差动放大器后联接的滤波器、A/D转换电路、存储器和控制电路构成，恒流源与电子模拟开关电路串接后接在桥路的输入端，在取样电阻R3、R4前串接缓冲器，作用是内半桥通过缓冲器采用恒压驱动，恒流源经过电子模拟开关，再经过导线、应变片RS1、RS2在A、B点产生电压，再由两个缓冲器在B’点产生电压，VB、VB’送差动放大器放大、滤波、AD采集，最后以应变数值显示或送计算机处理。从附图1可知，VA-VC＝(RS1+RS2+r)I，VB-VC＝(RS2+r)I，VB’＝(VA+VC)/2，式中r是导线电阻，RS1、RS2是应变片电阻，R3、R4是取样电阻。对于共补偿测量，工作片RS1＝R+ΔR，补偿片RS2＝R。设R3＝R4，则VB’-VB＝(VA-VC)/2-(R+r)I＝(2R+ΔR+2r)I/2-(R+r)I＝ΔRI/2＝IR(ΔR/R)/2＝IRKε/2。对于二片测量，工作片RS1＝R+ΔR，工作片RS2＝R-ΔR，VB’-VB＝IRKε。对于四片测量，则不需加缓冲器，R3、R4同样是工作片，经过简单计算，VB’-VB＝IRKε。由分析可知，本发明不管什么桥路形式，应变仪输出电压只与激励电流、应变片电阻、应变片灵敏系数、应变值有关，与导线电阻无关，也与电子模拟开关电阻无关。同时，对于大应变测量，也没有桥路非线性。
权利要求
1一种恒流式静态电阻应变仪，包括壳体，由外接的应变片电阻和壳体内取样电阻组成的桥路，桥路的输出端联接的差动放大器，差动放大器后联接的滤波器、A/D转换电路、存储器和控制电路，其特征在于桥路的源端联接串接的恒流源和电子模拟开关电路，两取样电阻前端所在臂中串接缓冲器。
2.根据权利要求1所述的恒流式静态电阻应变仪，其特征在于恒流源由集成电路741及其外围电路构成。
3.根据权利要求1所述的恒流式静态电阻应变仪，其特征在于电子模拟开关电路由集成电路4051构成。
4.根据权利要求1所述的恒流式静态电阻应变仪，其特征在于缓冲器由集成电路LF353构成。
全文摘要
本发明通过在桥路的输入端设置恒流源和电子模拟开关电路，采用恒流激励电子开关切换技术，彻底克服了现有应变仪使用手动开关和继电器触点进行桥路切换的种种弊端，将电子模拟开关电路的电阻排除在桥路测试电阻变化之外，因此应变仪输出电压只与激励电流、应变电阻、应变片灵敏度系数、应变值有关，与导线电阻无关，也与电子模拟开关电阻无关，同时，对于大应变测量，也没有桥路非线性，本发明体积小，重量轻，抗干扰能力强，稳定性好，是现有恒压式静态电阻应变仪极好的替代产品，适用于机械、土建等多领域对结构应力的测量，也是进行科研、教学的重要仪器之一。
文档编号G01L1/20GK1721813SQ200410041398
公开日2006年1月18日 申请日期2004年7月14日 优先权日2004年7月14日
发明者杜寿余 申请人:扬州泰司电子有限公司