一種新型應變測定儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種新型應變測定儀，包括接線柱、導線、應變片傳感器、磁致伸縮材料、載物臺、切換鍵、圖像放大鍵、圖像縮小鍵、箱體、數據端口、控制面板、方向位移鍵、復位鍵、手動測量鍵、自動測量鍵、調零旋鈕、開關、液晶屏、電源接口、電橋電路、穩壓模塊、單片機、放大器、濾波模塊、A/D模塊和電源模塊。本實用新型是基于整體帶換法和非平衡電橋法相結合的原理，采用無損測量方式，實現對材料形變的實時、連續、精確測量，結果顯示新的簡化了測量過程，提高了測量結果的準確度，具有實時、連續，精度高、工作穩定、無損測量、體積小、易攜帶的優點。不僅能使人們從教學上獲益，也能夠推動微弱應變效應在檢測技術、工業傳感器技術、能量與信息轉換功能材料、換能器技術、海洋探測技術、微位移致動、智能機翼、機器人等高【技術領域】廣泛應用。
【專利說明】一種新型應變測定儀

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及測量儀器，特別是一種新型應變測定儀，屬于儀器制造領域。

【背景技術】
[0002]磁致伸縮材料是重要的能量與信息轉換功能材料，該測定儀對材料性能的研究，一定程度上可發掘出材料的潛在使用價值。
[0003]隨著市場上測定儀器的增多，通過參研大量國內外文獻資料及市場上相關儀器，發現大多數儀器存在著體積龐大，價格昂貴，測量時間較長的問題。在此，選擇兩種典型的測量儀舉例。
[0004]TRS-2磁致伸縮測試儀設備用于測量單片電磁鋼板(硅鋼板)在交流磁化過程中磁化方向所產生的機械變形(磁致伸縮)，適用于電磁鋼板的研究開發以及檢測。采用激光測試原理，可以在正弦波、三角波、方波等波形條件下測試，但其體積大，不方便攜帶使用，價格昂貴，動輒上萬甚至幾十萬，維護費用也比較高，一般的公司或工廠很少購買，比較難以得到推廣。
[0005]BKT-3薄膜磁致伸縮測量儀在微機電系統(MEMS)、水下聲納等領域有著廣泛的應用，由于磁致伸縮薄膜的磁致伸縮系數λ的絕對值很小，因此對薄膜材料的磁致伸縮系數λ進行直接測量十分困難。ΒΚΤ-3薄膜磁致伸縮測量儀采用激光光杠桿放大的方法測量磁致伸縮薄膜懸臂梁的微撓度，從而實現磁致伸縮系數λ的測試。光杠桿法所測量出的精度因為材料及方式的局限性，很難達到非常高的精度。很容易看出，其體積較大，重量大，不宜移動，不方便攜帶，對于廣泛應用帶來了較大限制。
[0006]為了克服了傳統同類儀器計算復雜、體積龐大、價格昂貴和讀數誤差大的缺陷，借鑒成功的案例，進行大量實驗，制定出最佳、最合理的實驗設計方案，繼而設計了一種新型應變測定儀，主要用于測量微米量級以內材料所發生的形變。


【發明內容】

[0007]本實用新型的目的是提供一種新型應變測定儀。
[0008]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種新型應變測定儀，包括接線柱、導線、應變片傳感器、磁致伸縮材料、載物臺、切換鍵、圖像放大鍵、圖像縮小鍵、箱體、數據端口、控制面板、方向位移鍵、復位鍵、手動測量鍵、自動測量鍵、調零旋鈕、開關、液晶屏、電源接口、電橋電路、穩壓模塊、單片機、放大器、濾波模塊、A/D模塊和電源模塊，其特征在于:在應變測定儀箱體的頂端有接線柱和載物臺，應變片傳感器通過導線連接到接線柱上，使用時應變片傳感器會貼在磁致伸縮材料上；在應變測定儀箱體正前面的控制面板上，有切換鍵、圖像放大鍵、圖像縮小鍵、方向位移鍵、復位鍵、手動測量鍵、自動測量鍵、調零旋鈕、開關和液晶屏；在箱體的一側有數據端口和電源接口 ；電源模塊經過穩壓模塊為電橋電路提供電壓，同時為單片機和A/D模塊提供電壓；應變片傳感器將磁致伸縮材料發生的形變量轉換成電阻變化，再由放大器將橋臂上電壓的變化放大，接著通過濾波模塊濾波，再接著由A/D模塊將信號傳給單片機，最終由單片機將處理后的信號傳給液晶屏顯示；單片機還與控制面板相連接，控制面板上的按鍵和旋鈕可以給單片機發出信號，使得液晶屏上的顯示出現想要的結果。
[0009]切換鍵、圖像放大鍵、圖像縮小鍵、方向位移鍵、復位鍵、手動測量鍵、自動測量鍵、調零旋鈕、開關和液晶屏位于應變測定儀箱體正前面的控制面板上；接線柱和載物臺位于頂端；應變片傳感器通過導線連接到接線柱上；使用時應變片傳感器必須貼在磁致伸縮材料上；數據端口和電源接口位于應變測定儀箱體的一側；電源模塊與電源接口相連接。
[0010]本實用新型的有益效果是該測定儀對磁致伸縮材料的物理學性能的測定，可以拓寬其應用領域，為今后的縱向研究奠定基礎；解決傳統實驗室和市場上磁致伸縮測試儀器均為大型專業設備體積大、讀數誤差較大、操作復雜、價格昂貴等問題，可在在實驗室做進一步推廣；解決超微弱信號在實驗室和工業測量中的部分應用難題；為進一步實現整套磁致伸縮材料物理學性能的研究打下了一定的基礎；該測定儀研制用到的電子器件廉價，制作簡單，可規模化生產，易于在市場上推廣，具有較好的市場前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為一種新型應變測定儀的整體外觀示意圖。
[0012]圖2為一種新型在線應變測定儀的內部結構連接示意圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本實用新型的具體結構作進一步說明。
[0014]圖1、2中，1-接線柱，2-導線，3-應變片傳感器，4-磁致伸縮材料，5-載物臺，6-切換鍵，7-圖像放大鍵，8-圖像縮小鍵，9-箱體，10-數據端口，11-控制面板，12-方向位移鍵，13-復位鍵，14-手動測量鍵，15-自動測量鍵，16-調零旋鈕，17-開關，18-液晶屏，19—電源接口，20-電橋電路，21-穩壓模塊，22-單片機，23-放大器，24-濾波模塊，25-A/D模塊，26-電源模塊。
[0015]接線柱I與被側磁致伸縮材料4通過導線2相連，磁致伸縮材料4上面貼有應變片傳感器3，并置于載物臺5上。箱體9的控制面板11上設有切換鍵6、圖像放大鍵7、圖像縮小鍵8、方向位移鍵12、復位鍵13、手動測量鍵14、自動測量鍵15、調零旋鈕16和開關17。測量時需要注意磁致伸縮材料4在磁場的放置狀態和應變片傳感器3在磁致伸縮材料4上所貼的形態。數據端口 10可以與計算機相連，能根據以后的發展需求設定一些新的功倉泛。
[0016]電源模塊26經過穩壓模塊21為電橋電路20提供電壓，為電橋電路20提供電能，同時為單片機22和A/D模塊25提供電壓，保證單片機22和A/D模塊25正常工作；應變片傳感器3將磁致伸縮材料4發生的形變量轉換成電阻變化，致使電橋電路20中的電流發生了變化，同時電橋電路20橋上的電壓發生了變化，由放大器23將橋臂上電壓的變化放大，接著通過濾波模塊24濾波，再接著由A/D模塊25將信號傳給單片機22，最終由單片機22將處理后的信號傳給液晶屏18顯示；單片機22還與控制面板11相連接，控制面板11上的按鍵和旋鈕可以給單片機22發出信號，使得液晶屏18上的顯示想要的結果。
[0017]當測量時，首先將磁致伸縮材料4通過導線2連接到接線柱I上，并置于磁場中。在電源接口 19接上電源，使測定儀通電，打開儀器開關17。按下調零旋鈕16消除磁場因剩磁產生的磁場，使測量結果更加準確。測量時須按下復位鍵13，確保是從第一個數據開始測量。此時，置于磁場中的磁致伸縮材料4開始在磁場中發生長度變化。
[0018]根據需要，按下自動測量鍵15或者手動測量鍵14。手動測量鍵14在按下之后，可以通過手動的形式獲得測量數據，能自行控制調節的幅度，對于初學者用處較大，可以在實驗室進行推廣；自動測量鍵15是在按下之后，隨著外界磁場或者壓力的變化，應變片傳感器3會把磁致伸縮材料4的應變量信息經過電橋電路20、放大器23、濾波模塊24和A/D模塊25傳給單片機22，單片機22將會在等間隔時間內對數據進行保存，也可以將信息在液晶屏18上顯示。
[0019]測量完畢，按切換鍵6，擬合圖像或數據可以在液晶屏18上顯示，測定儀會出現數據繪制出的數據圖像，顯示出磁致伸縮材料在不同磁場大小下的磁致伸縮系數。切換鍵6可以用來切換數和圖形的當前界面，圖像放大鍵7、圖像縮小鍵8可以用來調節所顯示圖像的大小，方向位移鍵12可以用于數據或圖像的移動。
[0020]本實用新型是基于整體帶換法和非平衡電橋法相結合的原理，采用無損測量方式，實現對材料形變的實時、連續、精確測量，結果顯示新的簡化了測量過程，提高了測量結果的準確度，具有實時、連續，精度高、工作穩定、無損測量、體積小、易攜帶的優點。不僅能使人們從教學上獲益，也能夠推動微弱應變效應在檢測技術、工業傳感器技術、能量與信息轉換功能材料、換能器技術、海洋探測技術、微位移致動、智能機翼、機器人等高【技術領域】廣泛應用。
【權利要求】
1.一種新型應變測定儀，其特征是:在應變測定儀箱體的頂端有接線柱和載物臺，應變片傳感器通過導線連接到接線柱上，使用時應變片傳感器會貼在磁致伸縮材料上；在應變測定儀箱體正前面的控制面板上，有切換鍵、圖像放大鍵、圖像縮小鍵、方向位移鍵、復位鍵、手動測量鍵、自動測量鍵、調零旋鈕、開關和液晶屏；在箱體的一側有數據端口和電源接口 ；電源模塊經過穩壓模塊為電橋電路提供電壓，同時為單片機和A/D模塊提供電壓；應變片傳感器將磁致伸縮材料發生的形變量轉換成電阻變化，再由放大器將橋臂上電壓的變化放大，接著通過濾波模塊濾波，再接著由A/D模塊將信號傳給單片機，最終由單片機將處理后的信號傳給液晶屏顯示；單片機還與控制面板相連接，控制面板上的按鍵和旋鈕可以給單片機發出信號，使得液晶屏上的顯示出現想要的結果。
2.根據權利要求1要求所述的一種新型應變測定儀，其特征是:切換鍵、圖像放大鍵、圖像縮小鍵、方向位移鍵、復位鍵、手動測量鍵、自動測量鍵、調零旋鈕、開關和LCD面板位于應變測定儀箱體正前面的控制面板上。
3.根據權利要求1要求所述的一種新型應變測定儀，其特征是:接線柱和載物臺位于頂端。
4.根據權利要求1要求所述的一種新型應變測定儀，其特征是:應變片傳感器通過導線連接到接線柱上。
5.根據權利要求1要求所述的一種新型應變測定儀，其特征是:使用時應變片傳感器必須貼在磁致伸縮材料上。
6.根據權利要求1要求所述的一種新型應變測定儀，其特征是:數據端口和電源接口位于應變測定儀箱體的一側。
7.根據權利要求1要求所述的一種新型應變測定儀，其特征是:電源模塊與電源接口相連接。
【文檔編號】G01B7/24GK203981107SQ201420478448
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月24日 優先權日:2014年8月24日
【發明者】郭敏強, 李恩博, 張明豪, 宿巍連, 李靜偉, 魯賡 申請人:郭敏強