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的又一種實用型土木工程測試儀器。其特點是根據鋼筋混凝土的施工監測需要,既可針對振弦式傳感器進行測力、測壓、測應變,也可針對數字式溫度傳感器進行測溫,且兩者從原理上到實際上均能達到較高的精度。
值得—提的是,以往土木工程中多數采用銅電阻、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。對于缺乏較好技術及沒備的傳感器生產單位或用戶,難以保證篩選、標定及應用的準確性。
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℃范圍內精度為±0.5℃。它有許多獨特的優點,在這里我們所看中的是其中這一,即:它傳送山來的是數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的溫度信號,不會因導線電阻等原因而形成誤差。因此,在認可±0.5℃精度范圍內,該元件不需要進行篩選和標定即可使用,這樣,便給工廠和用戶將它進行接線封裝等實用化工作帶來很大方便。當然,如有條件對它篩選,將得到更高的準確度。
為了XP05型振弦頻率儀的推廣應用,在其測溫方面,我們同時可提供以DSl8B20為核的經封裝好的溫度傳感器或其封裝技術。
XP05刑振弦頻率(測溫)儀的沒計動機及應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,弦所受到的張拉應力δ是振弦自振頻率f的單值函數,可表征為:δ=K△F
當該傳感器運用于溫度發生較大變化的場合,上式應為:δ=K△F+b△T+B
式中:k一標定系數
△F一頻率模數變化量,即fn—fo
b一溫補修正系數
△T一溫度變化量,即Tn—To
B-計算修正常數
因此,只需增加一根心線,便可將DSl8B20裝入振弦傳感器內部,剛XP05對振弦頻率f及環境溫度T同時進行測量,代入上式修正以提高精度。
②在大體積混凝土施工:監測方面大體積混凝土基礎及大型鋼筋混凝土構件施工過程中,需同時對應力應變及溫度進行跟蹤監測,此時,振弦傳感器和溫度傳感器在結構形式上既可合二為一,也可分體分開布點。
在混凝土澆注過程中,根據溫度與應力的監測結果,決定連續澆注的速率,分層澆注的時間間隔。
在混凝土養護過程中,控制由于水化熱所引起的混凝土內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生應力裂縫。
觀察由于日照等外界因素所產生的溫度應力不均不至于超過混凝土結構件的安全極限。
XP05刑振弦頻率儀充分發揮了單片微機技術,將軟件與硬件技術緊密結合,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法,從而保證了測試結果的準確性。
二、技術指標
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、顯示數位與分辨率:
頻率:四位整數、一位小數、±0.1Hz
周期:四位繁數、一位小數、±0.1μs
頻率平方:八位整數
溫度:三位整數、三位小數、±0.062℃
4、適用傳感器:振弦傳感器激振后信號幅度≥300μV,
持續時間≥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、工作環境:溫度-5℃+45℃,相對濕度30%~85%
7、體積重量:鋁質約箱式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”開關按鈕,液晶顯示“一HEHAl一”并閃爍,再按“項目”選擇按鈕,便可依次進入各項測讀,項目順序與測讀內容如下表所示:
順序 |
代號 |
意義 |
顯示讀數 |
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,電源開關與否可自便。
4、第5、6兩項是對本器內部的高壓電路及電池進行自測,與外接傳感器或外接信號無關。
5、當因傳感器損壞、質量低劣或其引線短路、開路等原因不能正常測讀到數據時,將有以下提示符出現:
故障提示符 |
可能的原因 |
Err0 |
溫度傳感器內部或引線短路 |
Err1 |
溫度傳感器內部或引線開路 |
Err2 |
溫度接收數據經校驗有錯,傳感器滲水、引線過細過長 |
Err3 |
振弦傳感器損壞或質量太差,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
1、在本儀器進入2~4項對振弦傳感器的測量時,人體請勿同時接觸接于左側連線的紅、黑色鱷魚夾,以免受到激振高壓的輕微電擊。
2、當電池電壓低于5.5V時,開機后將出現“一bAtt一”低電壓提示。此時雖仍然能維持使用,但應及時充電約8小時。充電時,請將電源開關關閉。充足時,充電指示燈將發暗或熄滅,此后儀器約可連續使用16小時左右。
3、平時應采取使用完畢,充電后以備下次使用的習慣。儀器若長期仃用,更要充足電存放,且每個季度補充電一次。若發現蓄電池一充就滿、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。新電池裝入時應注意極性并防止電池正極端與金屬機殼相碰。
4、振弦傳感器與DSl8B20合并封裝時,可采用三心護套電纜,DSl8B20單獨封裝時,可采用普遍兩心線或兩心護套線。如果地面上引線較長,且測量的同時可能有較強的電磁干擾,才有采用護套屏蔽電纜的必要。
5、溫度傳感器數字信號的傳輸距離與線材線徑有關,要求引出線的線徑截面不小于0.3mm2。當引線長度超過100m時,需將長引線試接上,能正確測讀到數據后再成批埋設或敷線。
6、如果希望得到更高的溫度測量準確度,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、液晶顯示器應避免高溫、陽光直射。特別是夏天烈日暴曬易導致液晶老化。盒蓋內不要放置硬物,以免擠壓液晶和劃傷面板。平時應保持儀器面板及外殼的清潔,防止水氣及泥土沙塵的進入與污染。
六、與選點箱(集線箱)的連接
當測試或標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手動選點箱作測點切換,以方便測量。 XD20S每箱可接20個測點,每10個測點和一個空檔由一個旋鈕開關切換。XP05型振弦頻率儀只需將傳感器接線柱和一臺或數臺XD20S選點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、振弦傳感器的生產調試及篩選。XP99型振弦頻率儀,多功能型,配剛XD20X自動選點箱,可實現無人值守多點自動定時巡檢并存儲頻率讀數,并可將內存數據送入計算機。還可以在計算機控制下構成實時在線測量系統。