KD应变放大器内容.doc

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1、一、概述KD6009型应变放大器是一种直流供桥差分直耦式高性能信号调节放大器，用于测量材料或结构的动静态应变及小信号电压测量。如配用相应的电阻应变片或应变式传感器，可测量力、压力、扭矩、位移、速度、加速度等物理量的变化过程，是实验应力分析及动静力强度研究的一种重要工具。本仪器具有如下特点：●直流桥压长线补偿适合远距离传输，导线可长达1000米●电子自动调平衡操作简单使用方便●可选择的低通滤波器●可作电压放大器●数字显示二、技术参数2.1通道数：8通道以内组合2.2桥路电阻：60～1000Ω2.3供桥电压：

2、2、4、8VDC误差：±0.2％电流：50mAmax2.4灵敏度系数：k＝2.002.5平衡系统：自动：±5000με（桥路电阻R×1％桥路不平衡）时间：约10秒2.6输入阻抗：100MΩ21/212.7额定输入电压：0～±100mV2.8共模电压：±10Vp2.9共模抑制比：>100dB(DC～60Hz)2.10增益：100、200、500、1000、2000、50002.11精度误差：±0.5%2.12频响：DC～1MHz-3dB±1dB2.13低通滤波器：1KHz、10KHz、100KHz、1MHz

3、（线性F）-24dB/oct2.14输出：±5Vp/10mA2.15.线性度：0.05%2.16噪声：折合至输入端,输入短路,增益放置最大12μVrms2.17稳定度：温度：零点：±1μVRTI*/℃灵敏度：±0.01%F·S/℃时间：零点：±0.1%F·S/2h（输入短路）灵敏度：±0.1%F·S/2h2.18输出指示：四位半LED最大显示19999（多通道组合型为通道切换显示）2.19显示模式：DC2.20电源：220V±10%50VA2.21工作环境：温度：0～40℃湿度：40℃（20～90）％RH

4、2.22尺寸：340（宽）×133（高）×240（深）［八通道尺寸］21/21三、原理3.1测量原理电阻应变片多用金属箔印制腐蚀而成，也有用细金属丝绕制，测量应变时，首先要求应变片的应变与被测试件的应变相等。因此要用粘结剂把应变片牢牢地粘贴在试件的测点上，当试件受到外力作用时，测点产生的变形通过粘结剂和应变片的基底传给应变片的敏感栅，于是敏感栅也随测点同时变形，从而引起电阻的变化。这样把力学参数如压力、载荷、位移、应力等转换成与之成比例的电学参数。用灵敏的惠斯顿电桥测出电阻值的变化△R/R，就可换算出相应

5、的应变量，若用被测物理量来刻度，就可直读出非电量，完成了非电量电测。电阻应变片的电阻变化率与试件的最大主应变之比称为电阻片的灵敏度系数k。△R△L△Rk＝/＝/εRLR式中ε是结构或材料的应变，是长度变化单位的相对值，是很微小的值，一般用με或μm/m（长度相对变化10-6）表示。相应地电阻变化△R/R也是很小的值。3.2仪器工作原理仪器的原理框图见图1，各部分工作原理简述如下：21/21图1整机方框图3.2.1前置放大器如前所述，由于材料的变形引起的电阻变化△R是个很小的值，通过电桥将电阻微量变化转换成

6、电压或电流的变化，一般在微伏到毫伏级，要处理该信号，就要求放大器有足够高的增益。特别是前置放大器，它是应变仪中的关键部件，其漂移和噪声要极小。本仪器前置放大器采用高性能运放组成同相输入差分仪表放大电路，这种测量放大器具有低噪声、低漂移、高输入阻抗、高共模抑制比、高线性度等一系列重要优良特性，从而保证了整机的稳定度。3.2.2加法器21/21加法器对前置放大器，自动平衡电路，标定信号进行处理，当桥路存在固有不平衡时，前置放大器输出一个不平衡电压，自动平衡电路亦输出一个与其幅度相等方向相反的补偿电压，经过加法

7、器使用其相互抵消，放大器输出为零。本机标定采用电压注入法，通过开关控制，从加法器输入一个与应变成比例的电压，它不受电桥电阻的限制。3.2.3衰减器中间放大器中间放大器对小信号再次放大以满足整机灵敏度的要求。3.2.4低通滤波器为了有效的滤除无用的高频分量，本机设置了分档调节的低通滤波器，滤波器采用四阶巴特澳斯型，具有平坦的幅频特性和较线性的相频特性，使系统有较高的信噪比。3.2.5输出放大器过载指示本机设有输出放大器，放大器采用前馈补偿技术，有较强的容性负载能力，有限流保护措施。过载指示器是监视电压输出是

8、否超出有效电压范围，灵敏的自举电路能使短至数十微秒的脉冲激励电路，保持发光约1秒。3.2.6自动平衡电路该电路由过零比较器、计数器、D/A转换器等组成，人工启动后，D/A转换器向加法器输出一个线性度极高的斜坡电压，当放大器输出经过零点时，过零比较器动作，计数器中断计数，D/A转换器输出一恒定电压补偿测量电桥的不平衡输出，使放大器输出为零，达到自动平衡。3.2.7桥压源21/21应变测量中，桥压源的稳定性是非常重要的，本机采用高