专利名称：非电量电测演示测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于非电量测量仪器，是一种适合教学、科研与生产综合性多用途的非电量电测演示测量仪。
现有的非电量测量仪器功能单一，只能对某一种非电量进行测定。例如，中国专利“液压式拉、压试验机测力数字显示仪”(申请日870529，申请号87208742)只能用于拉、压力测定；中国专利“一种光强分布测量仪”(申请日870115，申请号87200460)只能用于光强分布测定；……。再则，价格也高，若将力、热、声、光全套测量仪器购置齐全，至少需人民币1万元以上。
本实用新型的目的在于提供一种功能齐全、性能良好、价格便宜的非电量电测演示测量仪，以满足教学、科研和生产的需要。
本实用新型由传感器、放大器、显示记录仪、调零控制器及电源组装而成。为了达到一机多用的目的，对现有技术中的传感器和放大器进行了改进，每一台仪器中，其传感器均包括拉压力传感器、扭矩传感器、温度传感器、光强传感器、声强传感器，以便测量各种非电量时选用；测量各种非电量时，均使用同一放大器，该放大器包括前置放大电路、主放大电路和信号变换电路，拉压力、扭矩、温度、光强传感器输出的电信号只经主放大电路放大，声强传感器输出的电信号先经前置放大电路、再经主放大电路进行二次放大，主放大电路中的反馈电路由电容、开关及一组数量与所测非电量数量相应的反馈电阻组成，每一反馈电阻对应一种非电量的测定，由开关控制某一反馈电阻进入工作状态。
本实用新型的显示记录仪为数字式显示记录仪。
本实用新型对各传感器的结构也作了改进，拉压力传感器由贴有金属电阻应变片的钢管和把手组成，其外受力点为把手(用于人手拉压)；扭矩传感器由贴有金属电阻应变片的钢管和旋转手柄组成，其外受力点为旋转手柄；温度传感器由热敏器件和扁平而耐中温(100～200℃)的塑料壳体组成(组装时是将热敏器件密封在塑料壳体内)；光强传感器由光敏器件和具有聚焦能力的圆柱筒金属壳体组成；声强传感器由声敏器件和圆柱筒金属壳体组成。
本实用新型还具有独立的输入、输出端，且每一端均有2～4个接线柱，以便在输入端可直接外接科研或生产现场的“力、热、光、声”等非电量被测信号(被测各非电量在相应的传感器中转换为电信号输入放大器)，在输出端可直接外接xy函数记录仪、光线示波器、报警讯响器、大屏幕数字显示器、……。
本实用新型具有以下附图
图1为本实用新型的结构方框图，Ⅰ－1－拉压力传感器；Ⅰ－2－扭矩传感器；Ⅰ－3－温度传感器；Ⅰ－4－光强传感器；Ⅰ－5－声强传感器；Ⅱ－放大器；Ⅲ－显示记录仪；Ⅳ－调零控制器；Ⅴ－电源。
图2为各种传感器的示意图和线路图，图2(1)(1′)为拉(压)力传感器；图2(2)(2′)为扭矩传感器；图2(3)(3′)为温度传感器；图2(4)(4′)为光强传感器；图2(5)(5′)为声强传感器。
图3为放大器的线路图，图3(1)为主放大电路；图3(2)为前置放大电路；图3(3)为信号变换电路。
图4为调零控制器的线路图，图4(1)为输入调零控制器；图4(2)为输出调零控制器。
图5为电源线路图。
图6为本实用新型的线路总图。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
实施例如图2、3、4、5、6所示，传感器(Ⅰ)包括拉压力传感器(Ⅰ－1)、扭矩传感器(Ⅰ－2)、温度传感器(Ⅰ－3)、光强传感器(Ⅰ－4)、声强传感器(Ⅰ－5)。拉压力传感器由贴有金属电阻应变片的钢管和把手组成，其外受力点为把手，贴在钢管内壁上的金属电阻应变片(R1、R2、R3、R4)组成桥式电路；扭矩传感器由贴有金属电阻应变片的钢管和旋转手柄组成，其外受力点为旋转手柄，贴在钢管内壁上的金属电阻应变片(R5、R6、R7、R8)组成桥式电路；温度传感器由热敏器件和扁平而耐中温(100～200℃)的塑料壳体组成(组装时将热敏器件密封在塑料壳内)，热敏器件(RT)与电阻(R9)并联，并与电阻(R10、R11、R12)组成桥式电路；光强传感器为手电筒式(也可直接用手电筒改装)，光敏器件(RD)与电阻(R13)并联，并与电阻(R14、R15、R16)组成桥式电路；声强传感器为话筒式(也可直接用话筒改装)，声敏器件(CT)与电阻(R17)并联，并与电阻(R18、R19、R20)组成桥式电路。
放大器(Ⅱ)包括前置放大电路、主放大电路和信号变换电路。前置放大电路为普通集成电路，但它是专为测量声强而设置的，因为声强传感器输出的信号很小，必须先经过前置放大电路、再经主放大电路进行二次放大，而拉压力、扭矩、温度、光强传感器输出的电信号较大，只经主放大电路进行放大即可，因此，图3(2)中的K2－1、K2－2、K2－3在有音频信号时接通，无音频信号时关断。主放大电路如图3(1)所示，由限流电阻(R24、R25)、限位二极管(D1、D2)、抗干扰稳定电路(C1、C2、C3、R26、R27、R28)、反馈电路(C4、R32、R33、R34、R35、R36、K1)及主放大器组成，之所以测各种非电量时能公用一个放大器，就是因为主放大电路中的反馈电路设置了多个反馈电阻，且每一反馈电阻对应一种非电量的测定，因此在实际测定某一非电量时，可用开关K1接通该非电量对应的反馈电阻，以便调节反馈深度。信号变换电路如图3(3)所示，其功能是将主放大电路输给的信号变换成稳定的直流信号输出，送给显示记录仪的“IN＋”端，从而可得到较稳定的指示值。
显示记录仪(Ⅲ)选用3 1/2 位普通数字显示器，供给电源为直流＋5V，其实际输入的是电压信号，也就是说，显示值为对应的输入端的电压大小。
调零控制器(Ⅳ)的线路如图4所示，图4(1)用于电桥电路平衡调节，K4为预显示按扭，在对整机进行故障分析时用；图4(2)用于无输入信号时的零位调整。
电源(Ⅴ)的线路如图5所示，可给放大器(Ⅱ)提供＋12V、－6V直流电；可给显示记录仪(Ⅲ)提供＋5V直流电；可给传感器(Ⅰ－1、Ⅰ－2、Ⅰ－3、Ⅰ－4、Ⅰ－5)提供2V左右直流电。
本实用新型的测量范围为(1)拉压力0～1000N；(2)扭矩0～3500N·M；(3)光强12～2000Cd；(4)声强11～180dB；(5)温度0～90℃。使用本实用新型时，首先应熟悉仪器面板上各旋扭开关的作用，然后按检测需求在仪器的输入端接好线路，再打开电源(数字显示灯亮、电源指示灯亮)、调零、测试。仪器显示数据乘上相应系数(拉压力0.100N／mV；扭矩0.0304N／mV；光强0.212Cd／mV；声强0.018dB／mV；温度根据温度矫正曲线得出系数)即可得所测非电量。
本实用新型具有以下优点1.功能齐全、一机多用，可测拉压力、扭矩、温度、光强、声强等多种非电量；同时，既可用于教学、科研作定性定量测试，又可用于生产现场作在线监测或在自动控制系统中作换能器件。
2.测试性能稳定、精度好，系统误差＜5％，系统零漂＜10毫伏／小时，数显示最小分辨力1毫伏。
3.操作简单、使用方便，可直接读出被测量。
4.体积小、重量轻，仪器外型为270×200×120mm3，整机重量约6公斤。
5.成本低，整机成本约800～900元人民币。
权利要求1.一种非电量电测演示测量仪，由传感器(Ⅰ)、放大器(Ⅱ)、显示记录仪(Ⅲ)、调零控制器(Ⅳ)及电源(Ⅴ)组成，其特征在于传感器(I)包括拉压力传感器(I-1)、扭矩传感器(I-2)、温度传感器(I-3)、光强传感器(I-4)、声强传感器(I-5)，放大器(Ⅱ)包括前置放大电路、主放大电路和信号变换电路，拉压力、扭矩、温度、光强传感器输出的电信号只经主放大电路放大，声强传感器输出的电信号先经前置放大电路、再经主放大电路进行二次放大，主放大电路中的反馈电路由电容(C4)、开关(K1)及一组数量与所测非电量数量相应的反馈电阻(R32、R33、R34、R35、R36)组成，每一反馈电阻对应一种非电量的测定，由开关K1控制某一反馈电阻进入工作状态，显示记录仪(Ⅲ)为数字式显示记录仪。
2.根据权利要求1所述的测量仪，其特征在于拉压力传感器由贴有金属电阻应变片的钢管和把手组成，其外受力点为把手，扭矩传感器由贴有金属电阻应变片的钢管和旋转手柄组成，其外受力点为旋转手柄，温度传感器由热敏器件和扁平而耐中温(100～200℃)的塑料壳体组成(组装时将热敏器件密封在塑料壳体内)，光强传感器由光敏器件和具有聚焦能力的圆柱筒金属壳体组成，声强传感器由声敏器件和圆柱筒金属壳体组成。
3.根据权利要求1、2所述的测量仪，其特征在于该仪器有独立的输入、输出端，且每一端均有2～4个接线柱，以便在输入端可直接外接科研或生产现场的力、热、光、声等非电量被测信号，在输出端可直接外接xy函数记录仪、光线示波器、报警讯响器、大屏幕数字显示器、……。
专利摘要非电量电测演示测量仪，由传感器、放大器、数字显示记录仪、调零控制器、电源组成。其特征是传感器包括拉压力、扭矩、温度、光强、声强传感器；放大器中的反馈电路设置了一组数量与所测非电量数量相应的反馈电阻，由开关控制某一反馈电阻进入工作状态；仪器输入、输出端独立。因此，本实用新型可测多种非电量，既能用于教学科研又能用于生产实际，且性能好，使用方便，价格便宜(一台约2000元人民币)。
文档编号G09B23/00GK2033146SQ8821877
公开日1989年2月22日 申请日期1988年6月2日 优先权日1988年6月2日
发明者张洪润, 李德宽, 易佑华, 王广照 申请人:成都科技大学