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耐磨热电偶

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一种基于结构强度试验的信号检测技术

来源:www.morrisnunn.com作者:发表时间:2019-10-22

    [摘 要] 在结构强度试验中,对于在称重试验件、吊挂试验(不需要加载)、监控充气气压反馈值、简单的应变 /位移测量和检测热电偶温度也要使用大型的控制系统设备、测量设备及其他相关的设备的情况,为了节约成本,提高效率,开发了一种基于结构强度试验的信号检测技术。该项技术可以缩短测量试验件所需的信号时间,并为试验人员测量信号提供方便。

    1 引 言
    在结构强度试验过程中,对于试验件称重、吊挂试验(不需要加载)、监控充气气压反馈值、简单的应变 / 位移测量和检测热电偶温度也要使用大型的控制系统设备、测量设备及其他相关设备的情况,为了节约成本,提高效率,开发一种信号测量技术。该项信号测量技术还能测量电压(毫伏级)、电流(毫安级)等多种类型的数据。市场上所使用的数字万用表测量电压、电流使用方便,但由于其不带放大电路,对于测量电压(毫伏级)、电流(毫安级),精度较低。若增加显示位数安捷伦(Agilent)、福禄克(Fluke)仪表,则价格昂贵,并且数字万用表不能测量温度、应变等其他类型数据。因此,有必要研制一种体积小、携带方便,测量较为精确的一种信号测量器。该装置研发出来后已应用于多种类型信号测量的结构强度试验中,取得了良好的效果。

    2 基本原理
广东11选5     该项技术主要是能把各种物理量正确测量出来,并保证测量精度。要达到这个目的,必须有相应的耐磨热电偶,还有能把耐磨热电偶的输出信号转换成物理量的检测器,以及涉及到数据处理,能把物理量正确无误显示出来。选择 AL808 调节器能够实现这种转换。而耐磨热电偶一般情况下不带供电,因此检测器中需提供满足耐磨热电偶正常工作的桥压,其桥压的精度对检测至关重要,必须保证在 0.1%~0.3% 之间,并且检测技术也应包括抗干扰能力及信号修正等特点。根据技术指标设计出该检测器。

    3 电路设计及组成
    3.1 电路设计
    由于工作环境的特殊性,设计理念力求稳定、可靠、耐用、免维修。图 1 是检测器电路设计图,包括检测器信号输入插座、AL808 调节器、电池模块、换向开关、选择开关、电源开关、限流电阻、电位器、电池模块及电池。通过电池给电池模块供电,两个电池模块分别接入到 AL808 调节器中和插座及限流电阻;通过选择开关不同的切换,来检测不同的信号。

 

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    3.2 电路组成
    选取元器件来满足电路设计要求,其包括以下部分:
    (1)6 孔插座,在测量不同类型的数值(力值、应变、热电偶、电压、电流等),选择不同的插孔进行信号输入 / 输出使用。
    (2)换向开关 K3,扩大仪器显示范围,在正常情况下可显示 -1999 到 9999,增加换向开关后,可显示范围为 ±9999。若输入信号为正时,则 2 接 1,5 接 4 进行测量;若输入信号为负时,2 接 3,5 接 6 进行测量。
    (3)AL808 调节器,通过测试不同类型的物体,输入设定
的参数、显示被测物体的数值,以及增加 / 减少闪烁数码管
的数值,可参考该器件说明书。
    (4) DF512S5 电池模块,给电位器提供 5V 电压。
    (5) 限流电阻 R,阻值为 20kΩ,将电流控制在 0~20mA范围内。
    (6) 选择开关 K2,在测量力耐磨热电偶、应变片、磁场强度耐磨热电偶进行调零时,需闭合;在测量电流、电压、温度,无需调零时,则断开。
    (7) 电位器,起调节电压(含直流电压与信号电压)和电流的大小的作用。
    (8) 检测孔,用于检测输入信号是否超过已输入设定的信号范围,可用万用表进行跟踪检测是否超出范围。整个控制电路设计使用了最少的元件种类、最少的元件数量,采用最合理的元件布局,结构清晰明了,整个装置轻便,节省空间,实现了优化的方案。

    4 信号检测
    根据不同的耐磨热电偶,需要设置相应的参数,检测器直接显示相应的物理量,智能数字显示器主要参数有:输入信号类型、输入信号范围、输入信号上 / 下限、主输入平移修正值、小数点位置及滤波系数等。

    (1) 热电偶检测温度
    将热电偶插入 6 孔插座的第 1-2、1-5 位。第 1-2 位通过换向开关 2-1 到 2-2 接入到 AL808 调节器中的第 19 位,第 1-5 位通过换向开关 2-4 到 2-5 接入到 AL808 调节器中的第 18 位上,其被测温度在 AL808 调节器上显示出来;显示范围 -100.0~800.0℃,测量精度 ±0.2%。

    (2) 热电阻检测温度
    选用 6 孔插座的第 1-2、1-5、1-6 位,第 1-2 位通过换向开关 2-1 到 2-2 接入到 AL808 调节器中的第 19 位,第 1-5位通过换向开关 2-4 到 2-5 接入到 AL808 调节器中的第 18位上,第 1-6 位直接接入到 AL808 调节器中的第 20 位上,显示范围 -199.9℃ ~600℃,测量精度 ±0.2%。

    (3) 测磁探头检测磁场强度
    将测磁耐磨热电偶中的桥压及输出位分别接入检测器中 6 孔插座的第 1-1、1-3、1-4 位,组成差分电路,以测量磁场强度。
    (a) 测量 S 极换向开关 K3 的 2-1 和 2-2 导通、2-4 与 2-5 导通;
广东11选5     (b) 测量 N 极换向开关 K3 的 2-2 和 2-3 导通、2-5 与 2-6 导通;将选择开关 K2 闭合,通过电位器上的旋钮对耐磨热电偶进行调零,然后再测量极值大小。用高精度高斯计标定显示范围 0~50.00MT(S,N);

    (4) 力值耐磨热电偶测量力值
    将耐磨热电偶接入 6 孔插座的第 1-1、1-2、1-4、1-5 位。其中 1-1(+),1-4(-)接耐磨热电偶的正负桥压线,1-2(+)、1-5(-)接耐磨热电偶的正负反馈信号线。
    (5) 测量拉力
    换向开关 K3 的 2-1 和 2-2 导通、2-4 与 2-5 导通,耐磨热电偶的反馈信号通过换向开关到 AL808 调节器上,并将选择开关 K2 闭合,那么电位器的第 7-1、7-3 位通过选择开关接入到 AL808 调节器上第 19、18 位上。

    (6) 测量压力换向开关 K3 的 2-2 和 2-3 导通、2-5 与 2-6 导通,耐磨热电偶的反馈信号通过换向开关到 AL808 调节器上,并将选择开关 K2 闭合,那么电位器的第 7-1、7-3 位通过选择开关接入到 AL808 调节器上第 19、18 位上。首先通过电位器上的旋钮对耐磨热电偶进行调零,然后再测量力值大小。若在调零前,调节器显示超差范围,可用数字万用表通过检测孔先进行显示,直到调整到 AL808 调节器显示范围内时,显示范围 ±99.99kN,测量精度 ±0.2%。

    (7) 弓形引伸计测量位移与测量力值接法一致。标距 100mm,变形量 ±20mm,测量精度 ±0。5%。

    (8) 电阻式位移计测量位移选用 6 孔插座的第 1-1、1-2、1-4、1-6 位,行程 0—10mm,测量精度 0。5%。

    (9) 测量电压(毫伏级)选用 6 孔插座的第 1-2(+)、1-5(-)位 , 测量 0-5V则选用 6 孔插座的第 1-2(+)、1-6(-)位。

    (10) 测量直流电流(毫安级)选用 6 孔插座的第 1-2、1-5 位,并在第 1-2 位和第 1-5位并联 1 个 500Ω 的电阻。

    5 结 语
广东11选5     在实际应用中,该项技术经过巧妙的构思,利用简单的电路,少量的元件,性价比高,并解决了数字电压表不能测量电压(毫伏级)及电流(毫安级)的问题。可与多种耐磨热电偶配用,组成结构简单、操作方便的专用检测装置,内置电池使检测器能在无市电条件下工作,抗干扰能力强,特别适合于条件恶劣的场合使用,具有较好的经济效益。

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