一、概述
XP05刑振弦频率(测温)仪是继XP99、XP02刑振弦频率仪之后开发的又一种实用型土木工程测试仪器。其特点是根据钢筋混凝土的施工监测需要,既可针对振弦式传感器进行测力、测压、测应变,也可针对数字式温度传感器进行测温,且两者从原理上到实际上均能达到较高的精度。
值得—提的是,以往土木工程中多数采用铜电阻、热敏电阻作为测温传感器件,由于它们是阻性的,因而存在非一致性、非线性及引线电阻的影响。对于缺乏较好技术及没备的传感器生产单位或用户,难以保证筛选、标定及应用的准确性。
而XP05所引入的、所适配的是美国DALLAS公司近年来推出的新型单总线数字式温度传感器件DSl8B20,它代表今后常温测温器件与测温方法的趋势。其测温范围为-55~+125℃,分辨率为0.0625℃,在-10~+85℃范围内精度为±0.5℃。它有许多独特的优点,在这里我们所看中的是其中这一,即:它传送山来的是数字信号而不是模拟信号。只要读到它的信号,便是在其误差范围内的温度信号,不会因导线电阻等原因而形成误差。因此,在认可±0.5℃精度范围内,该元件不需要进行筛选和标定即可使用,这样,便给工厂和用户将它进行接线封装等实用化工作带来很大方便。当然,如有条件对它筛选,将得到更高的准确度。
为了XP05型振弦频率仪的推广应用,在其测温方面,我们同时可提供以DSl8B20为核的经封装好的温度传感器或其封装技术。
XP05刑振弦频率(测温)仪的没计动机及应用场合主要在以下两个方面:
①提高振弦式传感器的测量精度方面振弦传感器中,弦所受到的张拉应力δ是振弦自振频率f的单值函数,可表征为:δ=K△F
当该传感器运用于温度发生较大变化的场合,上式应为:δ=K△F+b△T+B
式中:k一标定系数
△F一频率模数变化量,即fn—fo
b一温补修正系数
△T一温度变化量,即Tn—To
B-计算修正常数
因此,只需增加一根心线,便可将DSl8B20装入振弦传感器内部,刚XP05对振弦频率f及环境温度T同时进行测量,代入上式修正以提高精度。
②在大体积混凝土施工:监测方面大体积混凝土基础及大型钢筋混凝土构件施工过程中,需同时对应力应变及温度进行跟踪监测,此时,振弦传感器和温度传感器在结构形式上既可合二为一,也可分体分开布点。
在混凝土浇注过程中,根据温度与应力的监测结果,决定连续浇注的速率,分层浇注的时间间隔。
在混凝土养护过程中,控制由于水化热所引起的混凝土内部与表面温差及表面与人气温差均不超过25℃,从而避免混凝土体积的胀缩变化产生应力裂缝。
观察由于日照等外界因素所产生的温度应力不均不至于超过混凝土结构件的安全极限。
XP05刑振弦频率仪充分发挥了单片微机技术,将软件与硬件技术紧密结合,在测频方面采用了等精度测量法,在测温方面采用了冗余校验法,从而保证了测试结果的准确性。
二、技术指标
1、测量范围:频率300~6000Hz
周期166~3333μs
温度-55~+125℃
2、测量精度:频率0.01%
温度±0.5℃(-10~+85℃)
3、显示数位与分辨率:
频率:四位整数、一位小数、±0.1Hz
周期:四位繁数、一位小数、±0.1μs
频率平方:八位整数
温度:三位整数、三位小数、±0.062℃
4、适用传感器:振弦传感器激振后信号幅度≥300μV,
持续时间≥500ms
温度传感器 DSl8B20,线K≤200m
5、电源: 6V1.3Ah密封铅酸蓄电池,耗电≤45mA
6、工作环境:温度-5℃+45℃,相对湿度30%~85%
7、体积重量:铝质约箱式155×108×140mm,1.8kg
三、仪器外观与面板布置
四、使用说明
1、打开仪器上盖,将振弦传感器与温度传感器的信号线端分别接入左、右两个接线柱,中间的接线柱是这两种传感器的公共接地端。两种传感器引出线均有信号线与地线之分,接错及接反不会损坏传感器,但传感器不能工作。
2、按“电源”开关按钮,液晶显示“一HEHAl一”并闪烁,再按“项目”选择按钮,便可依次进入各项测读,项目顺序与测读内容如下表所示:
顺序 |
代号 |
意义 |
显示读数 |
单位 |
1 |
C |
温度 |
X X X·X X X |
℃ |
2 |
F |
频率 |
X X X X·X |
Hz |
3 |
FF |
频率平方 |
X X X X X X |
- |
4 |
t |
周期 |
X X X X·X |
μs |
5 |
U |
激振高压 |
X X X |
V |
6 |
b |
电池电压 |
X·X X |
V |
3、液晶显示器左起第四位“=”符闪烁一次,表示正在激振或测读一次。换测另一只传感器时,电源开关与否可自便。
4、第5、6两项是对本器内部的高压电路及电池进行自测,与外接传感器或外接信号无关。
5、当因传感器损坏、质量低劣或其引线短路、开路等原因不能正常测读到数据时,将有以下提示符出现:
故障提示符 |
可能的原因 |
Err0 |
温度传感器内部或引线短路 |
Err1 |
温度传感器内部或引线开路 |
Err2 |
温度接收数据经校验有错,传感器渗水、引线过细过长 |
Err3 |
振弦传感器损坏或质量太差,引线短路、断路等造成测不到信号 |
Err4 |
测到频率信号但高于6KHz或测电池电压己充到6.5V以上。 |
五、注意事项
1、在本仪器进入2~4项对振弦传感器的测量时,人体请勿同时接触接于左侧连线的红、黑色鳄鱼夹,以免受到激振高压的轻微电击。
2、当电池电压低于5.5V时,开机后将出现“一bAtt一”低电压提示。此时虽仍然能维持使用,但应及时充电约8小时。充电时,请将电源开关关闭。充足时,充电指示灯将发暗或熄灭,此后仪器约可连续使用16小时左右。
3、平时应采取使用完毕,充电后以备下次使用的习惯。仪器若长期仃用,更要充足电存放,且每个季度补充电一次。若发现蓄电池一充就满、一用就完,很可能是电池失效。此时可打开仪器下盖板,更换6V1.3Ah蓄电池。新电池装入时应注意极性并防止电池正极端与金属机壳相碰。
4、振弦传感器与DSl8B20合并封装时,可采用三心护套电缆,DSl8B20单独封装时,可采用普遍两心线或两心护套线。如果地面上引线较长,且测量的同时可能有较强的电磁干扰,才有采用护套屏蔽电缆的必要。
5、温度传感器数字信号的传输距离与线材线径有关,要求引出线的线径截面不小于0.3mm2。当引线长度超过100m时,需将长引线试接上,能正确测读到数据后再成批埋设或敷线。
6、如果希望得到更高的温度测量准确度,简单地可将封装好的温度传感器全部浸入同一桶水中,测量后求出温度平均值,然后逐个计算出固有偏差,作为今后使用的参考修正值。
7、液晶显示器应避免高温、阳光直射。特别是夏天烈日暴晒易导致液晶老化。盒盖内不要放置硬物,以免挤压液晶和划伤面板。平时应保持仪器面板及外壳的清洁,防止水气及泥土沙尘的进入与污染。
六、与选点箱(集线箱)的连接
当测试或标定多只振弦传感器或温度传感器时,若能将其引线集中引至一处,便可采用XD20S手动选点箱作测点切换,以方便测量。 XD20S每箱可接20个测点,每10个测点和一个空档由一个旋钮开关切换。XP05型振弦频率仪只需将传感器接线柱和一台或数台XD20S选点箱的接线柱相连即可使用。
七、本仪器附件
带鳄鱼夹连接线1副 12V充电器1只
八、附录相关仪器
XP02型振弦频率仪,外形体积相同,可测振弦频率,并备有波形输出端子,供工程检测、振弦传感器的生产调试及筛选。XP99型振弦频率仪,多功能型,配刚XD20X自动选点箱,可实现无人值守多点自动定时巡检并存储频率读数,并可将内存数据送入计算机。还可以在计算机控制下构成实时在线测量系统。