一、概述
XP05刑振弦頻率(測溫)儀是繼XP99、XP02刑振弦頻率儀之后開發(fā)的又一種實(shí)用型土木工程測試儀器。其特點(diǎn)是根據(jù)鋼筋混凝土的施工監(jiān)測需要,既可針對振弦式傳感器進(jìn)行測力、測壓、測應(yīng)變,也可針對數(shù)字式溫度傳感器進(jìn)行測溫,且兩者從原理上到實(shí)際上均能達(dá)到較高的精度。
值得—提的是,以往土木工程中多數(shù)采用銅電阻、熱敏電阻作為測溫傳感器件,由于它們是阻性的,因而存在非一致性、非線性及引線電阻的影響。對于缺乏較好技術(shù)及沒備的傳感器生產(chǎn)單位或用戶,難以保證篩選、標(biāo)定及應(yīng)用的準(zhǔn)確性。
而XP05所引入的、所適配的是美國DALLAS公司近年來推出的新型單總線數(shù)字式溫度傳感器件DSl8B20,它代表今后常溫測溫器件與測溫方法的趨勢。其測溫范圍為-55~+125℃,分辨率為0.0625℃,在-10~+85℃范圍內(nèi)精度為±0.5℃。它有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),在這里我們所看中的是其中這一,即:它傳送山來的是數(shù)字信號而不是模擬信號。只要讀到它的信號,便是在其誤差范圍內(nèi)的溫度信號,不會因?qū)Ь電阻等原因而形成誤差。因此,在認(rèn)可±0.5℃精度范圍內(nèi),該元件不需要進(jìn)行篩選和標(biāo)定即可使用,這樣,便給工廠和用戶將它進(jìn)行接線封裝等實(shí)用化工作帶來很大方便。當(dāng)然,如有條件對它篩選,將得到更高的準(zhǔn)確度。
為了XP05型振弦頻率儀的推廣應(yīng)用,在其測溫方面,我們同時可提供以DSl8B20為核的經(jīng)封裝好的溫度傳感器或其封裝技術(shù)。
XP05刑振弦頻率(測溫)儀的沒計(jì)動機(jī)及應(yīng)用場合主要在以下兩個方面:
①提高振弦式傳感器的測量精度方面振弦傳感器中,弦所受到的張拉應(yīng)力δ是振弦自振頻率f的單值函數(shù),可表征為:δ=K△F
當(dāng)該傳感器運(yùn)用于溫度發(fā)生較大變化的場合,上式應(yīng)為:δ=K△F+b△T+B
式中:k一標(biāo)定系數(shù)
△F一頻率模數(shù)變化量,即fn—fo
b一溫補(bǔ)修正系數(shù)
△T一溫度變化量,即Tn—To
B-計(jì)算修正常數(shù)
因此,只需增加一根心線,便可將DSl8B20裝入振弦傳感器內(nèi)部,剛XP05對振弦頻率f及環(huán)境溫度T同時進(jìn)行測量,代入上式修正以提高精度。
、谠诖篌w積混凝土施工:監(jiān)測方面大體積混凝土基礎(chǔ)及大型鋼筋混凝土構(gòu)件施工過程中,需同時對應(yīng)力應(yīng)變及溫度進(jìn)行跟蹤監(jiān)測,此時,振弦傳感器和溫度傳感器在結(jié)構(gòu)形式上既可合二為一,也可分體分開布點(diǎn)。
在混凝土澆注過程中,根據(jù)溫度與應(yīng)力的監(jiān)測結(jié)果,決定連續(xù)澆注的速率,分層澆注的時間間隔。
在混凝土養(yǎng)護(hù)過程中,控制由于水化熱所引起的混凝土內(nèi)部與表面溫差及表面與人氣溫差均不超過25℃,從而避免混凝土體積的脹縮變化產(chǎn)生應(yīng)力裂縫。
觀察由于日照等外界因素所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力不均不至于超過混凝土結(jié)構(gòu)件的安全極限。
XP05刑振弦頻率儀充分發(fā)揮了單片微機(jī)技術(shù),將軟件與硬件技術(shù)緊密結(jié)合,在測頻方面采用了等精度測量法,在測溫方面采用了冗余校驗(yàn)法,從而保證了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
二、技術(shù)指標(biāo)
1、測量范圍:頻率300~6000Hz
周期166~3333μs
溫度-55~+125℃
2、測量精度:頻率0.01%
溫度±0.5℃(-10~+85℃)
3、顯示數(shù)位與分辨率:
頻率:四位整數(shù)、一位小數(shù)、±0.1Hz
周期:四位繁數(shù)、一位小數(shù)、±0.1μs
頻率平方:八位整數(shù)
溫度:三位整數(shù)、三位小數(shù)、±0.062℃
4、適用傳感器:振弦傳感器激振后信號幅度≥300μV,
持續(xù)時間≥500ms
溫度傳感器 DSl8B20,線K≤200m
5、電源: 6V1.3Ah密封鉛酸蓄電池,耗電≤45mA
6、工作環(huán)境:溫度-5℃+45℃,相對濕度30%~85%
7、體積重量:鋁質(zhì)約箱式155×108×140mm,1.8kg
三、儀器外觀與面板布置

四、使用說明
1、打開儀器上蓋,將振弦傳感器與溫度傳感器的信號線端分別接入左、右兩個接線柱,中間的接線柱是這兩種傳感器的公共接地端。兩種傳感器引出線均有信號線與地線之分,接錯及接反不會損壞傳感器,但傳感器不能工作。
2、按“電源”開關(guān)按鈕,液晶顯示“一HEHAl一”并閃爍,再按“項(xiàng)目”選擇按鈕,便可依次進(jìn)入各項(xiàng)測讀,項(xiàng)目順序與測讀內(nèi)容如下表所示:
順序 |
代號 |
意義 |
顯示讀數(shù) |
單位 |
1 |
C |
溫度 |
X X X·X X X |
℃ |
2 |
F |
頻率 |
X X X X·X |
Hz |
3 |
FF |
頻率平方 |
X X X X X X |
- |
4 |
t |
周期 |
X X X X·X |
μs |
5 |
U |
激振高壓 |
X X X |
V |
6 |
b |
電池電壓 |
X·X X |
V |
3、液晶顯示器左起第四位“=”符閃爍一次,表示正在激振或測讀一次。換測另一只傳感器時,電源開關(guān)與否可自便。
4、第5、6兩項(xiàng)是對本器內(nèi)部的高壓電路及電池進(jìn)行自測,與外接傳感器或外接信號無關(guān)。
5、當(dāng)因傳感器損壞、質(zhì)量低劣或其引線短路、開路等原因不能正常測讀到數(shù)據(jù)時,將有以下提示符出現(xiàn):
故障提示符 |
可能的原因 |
Err0 |
溫度傳感器內(nèi)部或引線短路 |
Err1 |
溫度傳感器內(nèi)部或引線開路 |
Err2 |
溫度接收數(shù)據(jù)經(jīng)校驗(yàn)有錯,傳感器滲水、引線過細(xì)過長 |
Err3 |
振弦傳感器損壞或質(zhì)量太差,引線短路、斷路等造成測不到信號 |
Err4 |
測到頻率信號但高于6KHz或測電池電壓己充到6.5V以上。 |
五、注意事項(xiàng)
1、在本儀器進(jìn)入2~4項(xiàng)對振弦傳感器的測量時,人體請勿同時接觸接于左側(cè)連線的紅、黑色鱷魚夾,以免受到激振高壓的輕微電擊。
2、當(dāng)電池電壓低于5.5V時,開機(jī)后將出現(xiàn)“一bAtt一”低電壓提示。此時雖仍然能維持使用,但應(yīng)及時充電約8小時。充電時,請將電源開關(guān)關(guān)閉。充足時,充電指示燈將發(fā)暗或熄滅,此后儀器約可連續(xù)使用16小時左右。
3、平時應(yīng)采取使用完畢,充電后以備下次使用的習(xí)慣。儀器若長期仃用,更要充足電存放,且每個季度補(bǔ)充電一次。若發(fā)現(xiàn)蓄電池一充就滿、一用就完,很可能是電池失效。此時可打開儀器下蓋板,更換6V1.3Ah蓄電池。新電池裝入時應(yīng)注意極性并防止電池正極端與金屬機(jī)殼相碰。
4、振弦傳感器與DSl8B20合并封裝時,可采用三心護(hù)套電纜,DSl8B20單獨(dú)封裝時,可采用普遍兩心線或兩心護(hù)套線。如果地面上引線較長,且測量的同時可能有較強(qiáng)的電磁干擾,才有采用護(hù)套屏蔽電纜的必要。
5、溫度傳感器數(shù)字信號的傳輸距離與線材線徑有關(guān),要求引出線的線徑截面不小于0.3mm2。當(dāng)引線長度超過100m時,需將長引線試接上,能正確測讀到數(shù)據(jù)后再成批埋設(shè)或敷線。
6、如果希望得到更高的溫度測量準(zhǔn)確度,簡單地可將封裝好的溫度傳感器全部浸入同一桶水中,測量后求出溫度平均值,然后逐個計(jì)算出固有偏差,作為今后使用的參考修正值。
7、液晶顯示器應(yīng)避免高溫、陽光直射。特別是夏天烈日暴曬易導(dǎo)致液晶老化。盒蓋內(nèi)不要放置硬物,以免擠壓液晶和劃傷面板。平時應(yīng)保持儀器面板及外殼的清潔,防止水氣及泥土沙塵的進(jìn)入與污染。
六、與選點(diǎn)箱(集線箱)的連接
當(dāng)測試或標(biāo)定多只振弦傳感器或溫度傳感器時,若能將其引線集中引至一處,便可采用XD20S手動選點(diǎn)箱作測點(diǎn)切換,以方便測量。 XD20S每箱可接20個測點(diǎn),每10個測點(diǎn)和一個空檔由一個旋鈕開關(guān)切換。XP05型振弦頻率儀只需將傳感器接線柱和一臺或數(shù)臺XD20S選點(diǎn)箱的接線柱相連即可使用。
七、本儀器附件
帶鱷魚夾連接線1副 12V充電器1只
八、附錄相關(guān)儀器
XP02型振弦頻率儀,外形體積相同,可測振弦頻率,并備有波形輸出端子,供工程檢測、振弦傳感器的生產(chǎn)調(diào)試及篩選。XP99型振弦頻率儀,多功能型,配剛XD20X自動選點(diǎn)箱,可實(shí)現(xiàn)無人值守多點(diǎn)自動定時巡檢并存儲頻率讀數(shù),并可將內(nèi)存數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)。還可以在計(jì)算機(jī)控制下構(gòu)成實(shí)時在線測量系統(tǒng)。