[科普中国]-静态应变仪

静态应变仪指在非破坏的情况下，对结构的荷载及材料的变形等非电量进行电测的仪器。基本结构由测量电桥、交流放大器、相敏检波器、平衡指示器、振荡器、电源以及转换箱等组成。这类仪器可用来测量矿山压力、材料变形以及工程结构件的应力和应变。用钻孔卸除应力法可以测量围岩的应力状态。

结构及工作原理本仪器由精密恒压源、多路切换开关、前置放大器、低通滤波器、A/D转换器、单片机、显示电路、电源等部分组成，如图3-25所示。1

本机桥路机理采用恒压源模式，电子开关切换测点，电路新颖，工作合理。桥路平衡采用初值扣除的方法，测量前将每个测点桥路不平衡值即初始值存贮，在随后测量中将该点初值扣除，实现了自动平衡的功能。

为简化操作，本机仅用7只按钮实现通道选择、参数设置、测量值显示等基本功能，具有简单易学，使用方便。对于桥路形式、应变片阻值及灵敏系数和力传感器满度值、mV/V(灵敏度)等参数，均由按键设置。当使用计算机控制时，一切功能均由计算机控制。1

主要类型通用型/教学型(CM1A型静态应变仪)

CM1A型静态应变仪的主机内置低功耗微处理器，面板上内置嵌入式微型打印机，通过RS232接口与计算机连接，配有专用软件，可进行数据采集分析处理，可做到边采集边传输。

多功能型/数字键盘控制(CM1J型静态应变仪)

CM1J型采用数字键盘功能，测点选择及应变片灵敏度设置更加方便，同时运用专用数学模型，可直接显示力值、位移值，为多种测量提供简便易行的使用方式。内置非易失内存，可进行99级数据存储及回放，方便野外工作。通过RS232接口与计算机连接，可进行数据采集、分析、处理。

螺栓组实验台专用型(CM12型静态应变仪)

CM12型静态应变仪是按照螺栓组实验台实际使用情况而研制的静态应变测量系统，可对16个测点的应变值进行实时监视(数据约2秒更新一次，最快可达1秒)，便于螺栓组的预紧平衡调节，减预紧应变的测量值、含预紧应变的测量值可自动转换，测量数据按命令进行多级存储，12个测量点的减预紧应变值(加载值)可绘制单、双工位坐标图等功能。

快速型/多窗型(CM1H型静态应变仪)

CM1H型静态应变仪是力学实验装置专用应变仪，仪器面板直接显示多点应变数据，使测试更直观、方便，是国内操作最简便，性能最先进的多窗静态应变测试系统，可分为六表头、八表头两种形式。

工程型/可扩展(CM1L型静态应变仪)

CM1L型静态应变仪采用全数字智能化设计，测量功能丰富，可用一台计算机通过RS485接口直接观察最多256台仪器的测试状态，在1秒钟内实现监测所有测点数据的采集及显示。

工程型/分布式(CM5658型静态应变仪)

CM5658型静态应变仪采用分布式设计，高速、高精度测量，采用全程控操作，最大可测1024点，软件功能更丰富，可多窗口显示16通道数据、柱状分布图、T-Y图及X-Y图，适合桥梁和大型建筑测量。

全测点实时监测型(CM1016型静态应变仪)

CM1016型静态应变仪根据现代应变测试需要而进行研制的，采用大型液晶触摸显示屏，仪器自身可在一屏上实时监测全部测点被测信号的大小变化，更便于现场工程测试使用。

210×93视域液晶触摸显示模块，集显示、键盘操作于一体；最新技术的CCFL背光显示模式，屏幕更光洁清晰；16通道应变同屏高速实时显示；16通道应变分布图显示模式，可实现图形与数据同时显示；XY绘图可实时直观的绘制实验数据图形；友好的参数设置平台，可输入弹性模量，直接显示应力值；可级联256台。

操作步骤1. 按下电源开关，仪器通电，预热30分钟。

2. 按“平衡”健进行初始调零。

3. 按“设置”健设定修正系数，修正系数K根据应变计灵敏度系数Ki设置，修正系数K为2/Ki，按“确定”健退出。

4. 根据实际测量要求，确定测量桥的联接方式并接好测点。

5. 按下“平衡”开关 ，利用仪器上和接线箱的调零电位器对测点逐点进行初始调零，如果调不到0，则应记录下初始平衡值。

6. 开始测量：本仪器采用逐点测量逐点记录方式，即使用数字按钮测点切换开关，一点一点手动测量并在专用表格上记录下每点测量值。

7. 测量完毕后，关闭电源。2

使用注意事项1. 仪器及被测试件应正确接地。

2. 工作环境：温度：0～+40℃、湿度30～85% 。避免阳光直射，无强磁场干扰和腐蚀性气体。

3. 测量前，应检查保险丝是否损坏。

4. 本仪器应由被授权人员操作。

维护和保养1. 仪器搁置位置应避免阳光直射。

2. 仪器搬运过程中应避免震动、挤压和受潮、应保证通风良好，注意防尘、防潮。

3. 仪器长时间不用时，应每季度最少开机一次，并且开机时间不少于4小时。

主要技术指标应变范围：±19999με

分辩率：1με

精度：0.5%±1με

扫描时间：5点/秒

平衡范围：满量程

供桥电压：DC1.25V

零点漂移：±1με/小时

测试点数：配接不同型号的平衡箱，可测量1～256点

测量方式：自动、手动

应变片阻值：60～1000Ω

变片灵敏度系数：1.80～2.6

工作温度：-10℃～+50℃。

工作湿度：≤85%RH(无冷凝)。

电源：AC220V±10%50Hz

主要设计特点1、单片机控制，各种功能均由前面板按键操作实现。

2、应变片灵敏度系数K值可设置，并对测试结果自动修正。

3、零点自动平衡。

4、可对测试结果进行多次自动储存，最高存储次数99次。

5、程控、手动测量方式。

6、“查看”功能可以查看任意一次测试记录。

7、通过RS232接口，向微机传送测试记录。全汉化的WINDOWS应用软件，同时软件提供与OFFICE软件的接口功能。

8、可连接成公共补偿，或每个测试点分别补偿。

9、在程控状态下应变仪可一次并联8台，由联机卡传送到计算机，在计算机上任意察看保存每台应变仪，也可统一操作。

10、分析软件可计算保存在计算机里的数据，也可计算保存在应变仪里的数据。

11、可同时进行1/4桥、半桥、全桥和内半桥的测量。

12、可直接驱动打印机。

常见故障及检查措施1：开启电源后，无任何显示。

检查步骤：（1）检查保险丝是否断开。 （2）电源插头是否断开。

2：仪器处于测量状态，但测量桥路不能被平衡。

检查步骤： （1）检查测量桥路连接是否正确。 （2）应变片是否短路，断开现象，应变片阻值误差是否超出规定范围。 （3）检查桥压是否正常。 （4）检查放大器，A/D 显示等工作状态是否正常。

3：仪器显示出现不断漂移现象。

检查步骤：（1）桥压是否正常。 （2）放大器的供电是否正常，放大器电路工作是否稳定。

本词条内容贡献者为:

李岳阳 - 副教授 - 江南大学