專利名稱：非電量電測演示測量儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于非電量測量儀器，是一種適合教學、科研與生產綜合性多用途的非電量電測演示測量儀。
現有的非電量測量儀器功能單一，只能對某一種非電量進行測定。例如，中國專利“液壓式拉、壓試驗機測力數字顯示儀”(申請日870529，申請號87208742)只能用于拉、壓力測定；中國專利“一種光強分布測量儀”(申請日870115，申請號87200460)只能用于光強分布測定；……。再則，價格也高，若將力、熱、聲、光全套測量儀器購置齊全，至少需人民幣1萬元以上。
本實用新型的目的在于提供一種功能齊全、性能良好、價格便宜的非電量電測演示測量儀，以滿足教學、科研和生產的需要。
本實用新型由傳感器、放大器、顯示記錄儀、調零控制器及電源組裝而成。為了達到一機多用的目的，對現有技術中的傳感器和放大器進行了改進，每一臺儀器中，其傳感器均包括拉壓力傳感器、扭矩傳感器、溫度傳感器、光強傳感器、聲強傳感器，以便測量各種非電量時選用；測量各種非電量時，均使用同一放大器，該放大器包括前置放大電路、主放大電路和信號變換電路，拉壓力、扭矩、溫度、光強傳感器輸出的電信號只經主放大電路放大，聲強傳感器輸出的電信號先經前置放大電路、再經主放大電路進行二次放大，主放大電路中的反饋電路由電容、開關及一組數量與所測非電量數量相應的反饋電阻組成，每一反饋電阻對應一種非電量的測定，由開關控制某一反饋電阻進入工作狀態。
本實用新型的顯示記錄儀為數字式顯示記錄儀。
本實用新型對各傳感器的結構也作了改進，拉壓力傳感器由貼有金屬電阻應變片的鋼管和把手組成，其外受力點為把手(用于人手拉壓)；扭矩傳感器由貼有金屬電阻應變片的鋼管和旋轉手柄組成，其外受力點為旋轉手柄；溫度傳感器由熱敏器件和扁平而耐中溫(100～200℃)的塑料殼體組成(組裝時是將熱敏器件密封在塑料殼體內)；光強傳感器由光敏器件和具有聚焦能力的圓柱筒金屬殼體組成；聲強傳感器由聲敏器件和圓柱筒金屬殼體組成。
本實用新型還具有獨立的輸入、輸出端，且每一端均有2～4個接線柱，以便在輸入端可直接外接科研或生產現場的“力、熱、光、聲”等非電量被測信號(被測各非電量在相應的傳感器中轉換為電信號輸入放大器)，在輸出端可直接外接xy函數記錄儀、光線示波器、報警訊響器、大屏幕數字顯示器、……。
本實用新型具有以下附圖
圖1為本實用新型的結構方框圖，Ⅰ－1－拉壓力傳感器；Ⅰ－2－扭矩傳感器；Ⅰ－3－溫度傳感器；Ⅰ－4－光強傳感器；Ⅰ－5－聲強傳感器；Ⅱ－放大器；Ⅲ－顯示記錄儀；Ⅳ－調零控制器；Ⅴ－電源。
圖2為各種傳感器的示意圖和線路圖，圖2(1)(1′)為拉(壓)力傳感器；圖2(2)(2′)為扭矩傳感器；圖2(3)(3′)為溫度傳感器；圖2(4)(4′)為光強傳感器；圖2(5)(5′)為聲強傳感器。
圖3為放大器的線路圖，圖3(1)為主放大電路；圖3(2)為前置放大電路；圖3(3)為信號變換電路。
圖4為調零控制器的線路圖，圖4(1)為輸入調零控制器；圖4(2)為輸出調零控制器。
圖5為電源線路圖。
圖6為本實用新型的線路總圖。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
實施例如圖2、3、4、5、6所示，傳感器(Ⅰ)包括拉壓力傳感器(Ⅰ－1)、扭矩傳感器(Ⅰ－2)、溫度傳感器(Ⅰ－3)、光強傳感器(Ⅰ－4)、聲強傳感器(Ⅰ－5)。拉壓力傳感器由貼有金屬電阻應變片的鋼管和把手組成，其外受力點為把手，貼在鋼管內壁上的金屬電阻應變片(R1、R2、R3、R4)組成橋式電路；扭矩傳感器由貼有金屬電阻應變片的鋼管和旋轉手柄組成，其外受力點為旋轉手柄，貼在鋼管內壁上的金屬電阻應變片(R5、R6、R7、R8)組成橋式電路；溫度傳感器由熱敏器件和扁平而耐中溫(100～200℃)的塑料殼體組成(組裝時將熱敏器件密封在塑料殼內)，熱敏器件(RT)與電阻(R9)并聯，并與電阻(R10、R11、R12)組成橋式電路；光強傳感器為手電筒式(也可直接用手電筒改裝)，光敏器件(RD)與電阻(R13)并聯，并與電阻(R14、R15、R16)組成橋式電路；聲強傳感器為話筒式(也可直接用話筒改裝)，聲敏器件(CT)與電阻(R17)并聯，并與電阻(R18、R19、R20)組成橋式電路。
放大器(Ⅱ)包括前置放大電路、主放大電路和信號變換電路。前置放大電路為普通集成電路，但它是專為測量聲強而設置的，因為聲強傳感器輸出的信號很小，必須先經過前置放大電路、再經主放大電路進行二次放大，而拉壓力、扭矩、溫度、光強傳感器輸出的電信號較大，只經主放大電路進行放大即可，因此，圖3(2)中的K2－1、K2－2、K2－3在有音頻信號時接通，無音頻信號時關斷。主放大電路如圖3(1)所示，由限流電阻(R24、R25)、限位二極管(D1、D2)、抗干擾穩定電路(C1、C2、C3、R26、R27、R28)、反饋電路(C4、R32、R33、R34、R35、R36、K1)及主放大器組成，之所以測各種非電量時能公用一個放大器，就是因為主放大電路中的反饋電路設置了多個反饋電阻，且每一反饋電阻對應一種非電量的測定，因此在實際測定某一非電量時，可用開關K1接通該非電量對應的反饋電阻，以便調節反饋深度。信號變換電路如圖3(3)所示，其功能是將主放大電路輸給的信號變換成穩定的直流信號輸出，送給顯示記錄儀的“IN＋”端，從而可得到較穩定的指示值。
顯示記錄儀(Ⅲ)選用3 1/2 位普通數字顯示器，供給電源為直流＋5V，其實際輸入的是電壓信號，也就是說，顯示值為對應的輸入端的電壓大小。
調零控制器(Ⅳ)的線路如圖4所示，圖4(1)用于電橋電路平衡調節，K4為預顯示按扭，在對整機進行故障分析時用；圖4(2)用于無輸入信號時的零位調整。
電源(Ⅴ)的線路如圖5所示，可給放大器(Ⅱ)提供＋12V、－6V直流電；可給顯示記錄儀(Ⅲ)提供＋5V直流電；可給傳感器(Ⅰ－1、Ⅰ－2、Ⅰ－3、Ⅰ－4、Ⅰ－5)提供2V左右直流電。
本實用新型的測量范圍為(1)拉壓力0～1000N；(2)扭矩0～3500N·M；(3)光強12～2000Cd；(4)聲強11～180dB；(5)溫度0～90℃。使用本實用新型時，首先應熟悉儀器面板上各旋扭開關的作用，然后按檢測需求在儀器的輸入端接好線路，再打開電源(數字顯示燈亮、電源指示燈亮)、調零、測試。儀器顯示數據乘上相應系數(拉壓力0.100N／mV；扭矩0.0304N／mV；光強0.212Cd／mV；聲強0.018dB／mV；溫度根據溫度矯正曲線得出系數)即可得所測非電量。
本實用新型具有以下優點1.功能齊全、一機多用，可測拉壓力、扭矩、溫度、光強、聲強等多種非電量；同時，既可用于教學、科研作定性定量測試，又可用于生產現場作在線監測或在自動控制系統中作換能器件。
2.測試性能穩定、精度好，系統誤差＜5％，系統零漂＜10毫伏／小時，數顯示最小分辨力1毫伏。
3.操作簡單、使用方便，可直接讀出被測量。
4.體積小、重量輕，儀器外型為270×200×120mm3，整機重量約6公斤。
5.成本低，整機成本約800～900元人民幣。
權利要求1.一種非電量電測演示測量儀，由傳感器(Ⅰ)、放大器(Ⅱ)、顯示記錄儀(Ⅲ)、調零控制器(Ⅳ)及電源(Ⅴ)組成，其特征在于傳感器(I)包括拉壓力傳感器(I-1)、扭矩傳感器(I-2)、溫度傳感器(I-3)、光強傳感器(I-4)、聲強傳感器(I-5)，放大器(Ⅱ)包括前置放大電路、主放大電路和信號變換電路，拉壓力、扭矩、溫度、光強傳感器輸出的電信號只經主放大電路放大，聲強傳感器輸出的電信號先經前置放大電路、再經主放大電路進行二次放大，主放大電路中的反饋電路由電容(C4)、開關(K1)及一組數量與所測非電量數量相應的反饋電阻(R32、R33、R34、R35、R36)組成，每一反饋電阻對應一種非電量的測定，由開關K1控制某一反饋電阻進入工作狀態，顯示記錄儀(Ⅲ)為數字式顯示記錄儀。
2.根據權利要求1所述的測量儀，其特征在于拉壓力傳感器由貼有金屬電阻應變片的鋼管和把手組成，其外受力點為把手，扭矩傳感器由貼有金屬電阻應變片的鋼管和旋轉手柄組成，其外受力點為旋轉手柄，溫度傳感器由熱敏器件和扁平而耐中溫(100～200℃)的塑料殼體組成(組裝時將熱敏器件密封在塑料殼體內)，光強傳感器由光敏器件和具有聚焦能力的圓柱筒金屬殼體組成，聲強傳感器由聲敏器件和圓柱筒金屬殼體組成。
3.根據權利要求1、2所述的測量儀，其特征在于該儀器有獨立的輸入、輸出端，且每一端均有2～4個接線柱，以便在輸入端可直接外接科研或生產現場的力、熱、光、聲等非電量被測信號，在輸出端可直接外接xy函數記錄儀、光線示波器、報警訊響器、大屏幕數字顯示器、……。
專利摘要非電量電測演示測量儀，由傳感器、放大器、數字顯示記錄儀、調零控制器、電源組成。其特征是傳感器包括拉壓力、扭矩、溫度、光強、聲強傳感器；放大器中的反饋電路設置了一組數量與所測非電量數量相應的反饋電阻，由開關控制某一反饋電阻進入工作狀態；儀器輸入、輸出端獨立。因此，本實用新型可測多種非電量，既能用于教學科研又能用于生產實際，且性能好，使用方便，價格便宜(一臺約2000元人民幣)。
文檔編號G09B23/00GK2033146SQ8821877
公開日1989年2月22日 申請日期1988年6月2日 優先權日1988年6月2日
發明者張洪潤, 李德寬, 易佑華, 王廣照 申請人:成都科技大學